TWI518571B - 觸控裝置及其驅動方法 - Google Patents

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Description

觸控裝置及其驅動方法
本發明是有關於一種裝置及其驅動方法，且特別是有關於一種觸控裝置及其驅動方法。
觸控面板依照其感測方式的不同而大致上區分為電阻式觸控面板、電容式觸控面板、光學式觸控面板、聲波式觸控面板以及電磁式觸控面板。其中，電容式觸控面板(Capacitive Touch Panel)因智慧型手機銷售量快速增長而受到矚目。
一般來說，觸控面板包括主動區與周邊區，主動區包括分別在X、Y方向上延伸的感測電極，用以定位出目標物的觸控位置，周邊區則包括訊號走線以及與訊號走線連接的周邊電路。為了應映市場需求，現階段的觸控面板會在周邊區設置作為功能鍵的虛擬鍵(virtual key)。然而，由於虛擬鍵在周邊區通常需要大範圍的面積，因此壓縮了其餘訊號走線的配置面積，導致難以達到縮減周邊區面積與加大顯示螢幕的需求。
本發明提供一種觸控裝置，能縮減訊號走線所需的配置空間。
本發明另提供一種觸控裝置的驅動方法，使得自感測線、虛擬鍵以及屏蔽線能作為驅動線與感測線的屏蔽結構。
本發明的觸控裝置包括觸控面板，觸控面板包括多條驅動線、多條感測線、虛擬鍵、自感測線以及屏蔽線。觸控面板具有顯示區與非顯示區。驅動線在顯示區內在第一方向上延伸，且由顯示區延伸至非顯示區中。感測線在顯示區內在第二方向上延伸，且由顯示區延伸至非顯示區中，第一方向與第二方向不同。虛擬鍵配置於非顯示區中，且位於驅動線與感測線之間並屏蔽驅動線與感測線。自感測線配置於非顯示區中，與虛擬鍵連接，且位於驅動線與感測線之間，以屏蔽驅動線與感測線。屏蔽線配置於非顯示區中，與虛擬鍵連接，且位於驅動線與感測線之間，以屏蔽驅動線與感測線。
本發明的觸控裝置的驅動方法包括以下步驟。觸控裝置包括具有顯示區與非顯示區的觸控面板，其具有多條驅動線、多條感測線、虛擬鍵、自感測線以及屏蔽線，其中驅動線與感測線分別在顯示區內的第一方向與第二方向上延伸，且由顯示區延伸至非顯示區中，虛擬鍵、自感測線以及屏蔽線配置於非顯示區中且位於驅動線與感測線之間，屏蔽線經由虛擬鍵與自感測線電性 連接。首先，依序驅動驅動線，並同時感測感測線的電壓變化，依據感測結果判斷觸控面板上的觸碰位置，其中當驅動驅動線時，自感測線接收一屏蔽訊號，使得自感測線、虛擬鍵以及屏蔽線屏蔽驅動線與感測線。接著，驅動自感測線，並藉由自感測線的訊號變化判斷虛擬鍵是否被碰觸，其中當驅動自感測線時，驅動線接收一接地訊號，以及感測線不進行感測。
基於上述，本發明之觸控裝置及其驅動方法中，將虛擬鍵、自感測線及屏蔽線配置於驅動線與感測線之間，在驅動方法的搭配下，自感測線、虛擬鍵以及屏蔽線能屏蔽位於其兩側的驅動線與感測線。也就是說，將虛擬鍵的驅動訊號走線以及屏蔽驅動線與感測線的屏蔽訊號走線合併，以節省走線所需的配置空間，進而縮減虛擬鍵與驅動線之間的距離以及觸控裝置的周邊區面積。如此一來，有利於觸控裝置朝向窄邊框設計發展，使得觸控裝置具有更大的可顯示螢幕。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧觸控裝置
100‧‧‧觸控面板
102‧‧‧基板
104‧‧‧顯示區
106‧‧‧非顯示區
106a‧‧‧第一側
106b‧‧‧第二側
150‧‧‧自感測線
160‧‧‧屏蔽線
200‧‧‧電路板
210‧‧‧驅動單元
220‧‧‧感測單元
S201、S202‧‧‧步驟
d‧‧‧距離
A1‧‧‧第一方向
A2‧‧‧第二方向
D1-DN‧‧‧驅動線
S1-SN‧‧‧感測線
VK‧‧‧虛擬鍵
圖1為根據本發明之一實施例的一種觸控裝置的上視示意圖。
圖2為根據本發明之一實施例的一種觸控裝置的驅動方法的 方塊示意圖。
圖3繪示為根據本發明之一實施例之驅動驅動線與虛擬鍵的時序控制圖。
圖1為根據本發明之一實施例的一種觸控裝置的上視示意圖。請參照圖1，觸控裝置10包括觸控面板100，觸控面板100包括配置於基板102上的多條驅動線D1-DN、多條感測線S1-SN、虛擬鍵VK、自感測線150以及屏蔽線160。在本實施例中，基板102例如是玻璃基板、塑膠基板、可撓基板或其他基板。在本實施例中，觸控裝置10可以是智慧型手機(smart phone)、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)或平板電腦(Tablet PC)等等具有觸控功能的電子裝置，在此並不以此為限制。
觸控面板100具有顯示區104與非顯示區106。非顯示區106例如是環繞顯示區104，且具有相鄰的第一側106a與第二側106b，但並不以此為限。驅動線D1-DN在顯示區104內在第一方向A1上延伸，且由顯示區104延伸至非顯示區106中。感測線S1-SN在顯示區104內在第二方向A2上延伸，且由顯示區104延伸至非顯示區106中。其中，第一方向A1與第二方向A2不同。 在本實施例中，第一方向A1例如是垂直第二方向A2。觸控面板100可以例如是電容式觸控螢幕，其內設置有複數個以透明電極(如氧化銦錫(ITO)或類似材料)或單層、多層金屬材料的金屬網格 (metal mesh)製成的感測電極(未繪示)，該些感測電極可利用自電容式(self-capacitance)或互電容式(mutual-capacitance)或前述兩者並用的操作方式，以偵測並接收使用者透過手指或其他介質進行的操作，例如：按壓、滑動等，進而同時作為觸控面板100的輸入/輸出介面(I/O interface)。然而，觸控面板100也可以是電阻式觸控螢幕或光學式觸控螢幕等等，在此並不以此限制。此外，觸控面板100亦可搭配一顯示介面(display interface)，例如液晶顯示介面(LCD)、有機發光元件顯示介面(OLED)或其他適當的顯示介面，以顯示觸控面板100的各種操作/執行畫面。也就是說，雖然圖1中的顯示區104內是以繪示驅動線D1-DN與感測線S1-SN為例，但實際上可以更包括與驅動線D1-DN與感測線S1-SN連接的電極。
在本實施例中，觸控裝置10更包括電路板200。電路板200包括驅動單元210與感測單元220，其中驅動線D1-DN及自感測線150例如是與驅動單元210連接，感測線S1-SN例如是與感測單元220連接。在本實施例中，電路板200例如是配置於非顯示區106的第一側106a，感測線S1-SN例如是延伸至非顯示區106的第一側106a，以及驅動線D1-DN例如是由非顯示區106的第二側106b延伸至第一側106a。
虛擬鍵VK配置於非顯示區106中，且位於驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間並屏蔽驅動線D1-DN與感測線S1-SN。自感測線150配置於非顯示區106中，與虛擬鍵VK連接，且位於驅 動線D1-DN與感測線S1-SN之間，以屏蔽驅動線D1-DN與感測線S1-SN。屏蔽線160配置於非顯示區106中，與虛擬鍵VK連接，且位於驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間，以屏蔽驅動線D1-DN與感測線S1-SN。詳細地說，屏蔽線160包括第一端與第二端，第一端例如是與虛擬鍵VK連接，然後由虛擬鍵VK延伸至驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間，第二端位於驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間且為浮置狀態。因此，自感測線150例如是由驅動單元210或另一驅動單元接收驅動訊號或屏蔽訊號，當自感測線150接收驅動訊號時，以自感測電容感測方式驅動虛擬鍵VK的觸碰偵測。虛擬鍵VK與屏蔽線160接收來自自感測線150的驅動訊號或屏蔽訊號。由於屏蔽線160、虛擬鍵VK以及自感測線150位於驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間，因此當自感測線150接收屏蔽訊號並將屏蔽訊號送至虛擬鍵VK與屏蔽線160時，自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160會形成位於驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間的屏蔽結構。其中，虛擬鍵VK與驅動線D1-DN之間的距離d例如為100um至500um，且例如為300um至500um。
圖2為根據本發明之一實施例的一種觸控裝置的驅動方法的方塊示意圖。圖3繪示為根據本發明之一實施例之驅動驅動線與虛擬鍵的時序控制圖。請同時參照圖1至圖3，首先，進行步驟S201，驅動單元210依序驅動驅動線D1-DN，而當驅動單元106驅動驅動線D1-DN的同時，感測單元220將感測感測線S1-SN的 電壓變化，依據感測結果判斷觸控面板100上的觸碰位置。詳細地說，當驅動線D1被驅動時，感測單元220會感測感測線S1上的電壓變化。舉例來說，觸控點(未繪示)將會造成感測線S1上的電壓變化，亦即感測線S1上的電壓準位將較其未被觸碰時為低。當驅動線D2被驅動時，感測單元220會感測感測線S2上的電壓變化，依此類推，驅動線D3-DN依序以相同的方式被驅動。因此，驅動驅動線D1-DN時，感測單元220進行感測。在本實施例中，觸控面板100是以互感模式(mutual capacitance mode)的方式進行感測。
當驅動驅動線D1-DN時，自感測線150接收一屏蔽訊號SHsig，使得自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160屏蔽驅動線D1-DN與感測線S1-SN。詳細地說，如同圖3所示，在驅動線D1-DN被驅動時，虛擬鍵VK不進行感測功能，因此自感測線150接收由驅動單元106或另一驅動單元提供的屏蔽訊號SHsig。由於自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160三者電性連接，因此自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160接收屏蔽訊號SHsig。其中，屏蔽訊號SHsig可以是一接地訊號。
如同圖1所示，由於將自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160配置於驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間，因此接收屏蔽訊號SHsig的屏蔽線160、虛擬鍵VK以及自感測線150作為驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間的屏蔽，以避免蔽驅動線D1-DN與感測線S1-SN的訊號互相干擾。
接著，進行步驟S202，驅動自感測線150，並藉由自感測線150的訊號變化判斷虛擬鍵VK是否被碰觸，其中當驅動自感測線150時，驅動線D1-DN接收一接地訊號GND，以及感測線S1-SN不進行感測。詳細地說，如同圖3所示，當依序驅動驅動線D1-DN之後，驅動單元106或另一驅動單元提供驅動訊號給自感測線150，以自感模式(self capacitance mode)驅動虛擬鍵VK，並藉由自感測線150的訊號變化判斷虛擬鍵VK是否被碰觸。此時，感測線S1-SN不進行感測，也就是說，驅動單元106不會提供驅動訊號給驅動線D1-DN，而是提供接地訊號GND給驅動線D1-DN，因此驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間不會有訊號互擾的問題存在。
在本實施例中，自感測線150接收屏蔽訊號或驅動訊號，使得自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160作為屏蔽結構或使虛擬鍵VK進行感測。詳細地說，在觸控面板100的驅動設計中，當一條走線被驅動時，其餘走線是楚於接地狀態或接收屏蔽訊號而不會被驅動，此處所指的走線包括驅動線D1-DN與自感測線150。因此，當一條驅動線D1-DN被驅動時，自感測線150會接收屏蔽訊號，且自感測線150將此屏蔽訊號傳送至虛擬鍵VK與屏蔽線160。故，自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160可以作為任何一條被驅動的驅動線D1-DN與對應進行感測的一條感測線S1-SN之間的屏蔽結構。也就是說，在驅動線D1-DN被驅動時，自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160提供屏蔽功能。另一方面，當虛擬鍵 VK要進行感測時，驅動線D1-DN不進行感測，自感測線150會接收驅動訊號，以自感測模式驅動虛擬鍵VK，藉由自感測線150的訊號變化判斷虛擬鍵VK是否被碰觸。此時，由於驅動線D1-DN不進行感測，因此驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間不存在訊號干擾的問題。如同圖3所示，在時序控制中，自感測線150的驅動可以是晚於驅動線D1-DN的驅動，但本發明不限於此。
在一般的觸控面板中，為了避免驅動線與感測線之間的訊號互擾，以及虛擬鍵與驅動線或感測線之間的訊號干擾，通常會在驅動線與感測線之間以及虛擬鍵與驅動線或感測線之間額外配置屏蔽線，導致走線所需的配置空間大幅增加。然而，在本實施例中，在走線配置與電路時序控制的搭配下，將用以分隔驅動線D1-DN與感測線S1-SN的屏蔽訊號走線與虛擬鍵VK的訊號走線合併，使得自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160作為屏蔽結構，以省略虛擬鍵VK與驅動線D1-DN之間的屏蔽線的配置，進而大幅縮減訊號走線所需的配置空間。詳細地說，在觸控面板100的佈局上，將自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160配置於驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間，且使自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160彼此電性連接。在觸控裝置10的驅動方法中，當觸控面板100中的一條驅動線D1-DN被驅動時，自感測線150接收屏蔽訊號，使得自感測線150、虛擬鍵VK以及屏蔽線160作為被驅動的驅動線D1-DN與進行感測的一條感測線S1-SN之間的屏蔽結構。當虛擬鍵VK進行感測時，自感測線150接收驅動 訊號以自感測模式驅動虛擬鍵VK，藉由自感測線150的訊號變化判斷虛擬鍵VK是否被碰觸，此時，由於其他條驅動線D1-DN楚於接地狀態，因此驅動線D1-DN與感測線S1-SN之間不存在訊號干擾的問題。由於將用以分隔驅動線D1-DN與感測線S1-SN的屏蔽訊號走線與虛擬鍵VK的訊號走線合併，因此可以省略虛擬鍵VK與驅動線D1-DN之間的屏蔽線的配置，以縮減虛擬鍵VK與驅動線D1-DN之間的間距d，進而大幅縮減訊號走線所需的配置空間。如此一來，有利於觸控裝置朝向窄邊框設計發展，使得觸控裝置具有更大的可顯示螢幕。
綜上所述，本發明之觸控裝置中，自感測線、虛擬鍵以及屏蔽線配置於驅動線與感測線之間，以及感測線、虛擬鍵以及屏蔽線彼此電性連接。當自感測線可接收屏蔽訊號時，感測線、虛擬鍵以及屏蔽線作為驅動線與感測線之間的屏蔽結構，而當自感測線接收驅動訊號時，虛擬鍵進行感測以偵測是否被碰觸。換言之，本發明之觸控裝置的虛擬鍵設計，可同時具有屏蔽訊號干擾以及觸控的功能，因此可以省略配置用以屏蔽驅動線與感測線的屏蔽線所需的額外空間，使得虛擬鍵與驅動線之間的距離可以縮減為100um至500um。如此一來，有利於觸控裝置朝向窄邊框設計發展，使得觸控裝置具有更大的可顯示螢幕。此外，由於可以省略訊號走線的製作，因此可以簡化觸控裝置的製作流程以及降低觸控裝置的製作成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧觸控裝置
100‧‧‧觸控面板
102‧‧‧基板
104‧‧‧顯示區
106‧‧‧非顯示區
106a‧‧‧第一側
106b‧‧‧第二側
150‧‧‧自感測線
160‧‧‧屏蔽線
200‧‧‧電路板
210‧‧‧驅動單元
220‧‧‧感測單元
d‧‧‧距離
A1‧‧‧第一方向
A2‧‧‧第二方向
D1-DN‧‧‧驅動線
S1-SN‧‧‧感測線
VK‧‧‧虛擬鍵

Claims (9)

  1. 一種觸控裝置，包括：一觸控面板，具有一顯示區與一非顯示區，包括；多條驅動線，在該顯示區內在一第一方向上延伸，且由該顯示區延伸至該非顯示區中；多條感測線，在該顯示區內在一第二方向上延伸，且由該顯示區延伸至該非顯示區中，該第一方向與該第二方向不同；一虛擬鍵，配置於該非顯示區中，且位於該些驅動線與該些感測線之間，以屏蔽該些驅動線與該些感測線；一自感測線，配置於該非顯示區中，與該虛擬鍵連接，且位於該些驅動線與該些感測線之間，以屏蔽該些驅動線與該些感測線；以及一屏蔽線，配置於該非顯示區中，與該虛擬鍵連接，且位於該些驅動線與該些感測線之間，以屏蔽該些驅動線與該些感測線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該虛擬鍵與該些驅動線之間的距離為100um至500um。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該虛擬鍵與該些驅動線之間的距離為300um至500um。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該非顯示區具有相鄰的一第一側與一第二側，該虛擬鍵位於該第一側，該些感測線配置於該第一側，以及該些驅動線由該第二側延伸至該第一側。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該第一方向垂直該第二方向。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，該觸控裝置更包括一電路板，該電路板包括一驅動單元與一感測單元，其中該些 驅動線該與該驅動單元連接，該些感測線與該感測單元連接。
  7. 一種觸控裝置的驅動方法，該觸控裝置包括具有一顯示區與一非顯示區的一觸控面板，其具有多條驅動線、多條感測線、一虛擬鍵、一自感測線以及一屏蔽線，其中該些驅動線與該些感測線分別在該顯示區內的一第一方向與一第二方向上延伸，且由該顯示區延伸至該非顯示區中，該虛擬鍵、該自感測線以及該屏蔽線配置於該非顯示區中且位於該些驅動線與該些感測線之間，該屏蔽線經由該虛擬鍵與該自感測線電性連接，該觸控裝置的驅動方法包括：依序驅動該些驅動線，並同時感測感測線的電壓變化，依據感測結果判斷該觸控面板上的觸碰位置，其中當驅動該些驅動線時，該自感測線接收一屏蔽訊號，使得該自感測線、該虛擬鍵以及該屏蔽線屏蔽該些驅動線與該些感測線；以及驅動該自感測線，並藉由該自感測線的訊號變化判斷該虛擬鍵是否被碰觸，其中當驅動該自感測線時，該些驅動線接收一接地訊號，以及該些感測線不進行感測。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的觸控裝置的驅動方法，其中該屏蔽訊號為一接地訊號。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的觸控裝置的驅動方法，其中該第一方向垂直該第二方向。
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