TWI615763B - 觸摸屏、其驅動方法以及觸摸屏模組 - Google Patents

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Abstract

防止大型觸摸屏的故障。尤其是藉由降低檢測區域與控制器之間的佈線延遲來防止大型觸摸屏的故障。一種觸摸屏，該觸摸屏為設置有多個檢測區域及多個感測器的檢測區域分割型觸摸屏，其中，在被分割的檢測區域分別設置有對應的控制器，並且，所有的所述控制器都與一個中央控制裝置電連接。被分割的每一個所述檢測區域與對應的所述控制器之間的佈線的長度較佳為比所述控制器與所述中央控制裝置之間的佈線的長度短。

Description

觸摸屏、其驅動方法以及觸摸屏模組
本發明係關於一種觸摸屏及其驅動方法。
近年來，顯示裝置的大型化得到了推進。另外，顯示裝置與輸入裝置為一體的觸摸屏(也被稱為觸控感測器)廣泛普及。另外，已知將觸摸屏的檢測區域分割成四個區域的技術(例如，專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2011-145752號公報
與顯示裝置同樣，觸摸屏也有大型化的需求。然而，與僅顯示資訊的顯示裝置不同，觸摸屏還進行輸入處理，所以輸入資料的延遲是個大問題。輸入資料的延遲會導致觸摸屏本身的故障。
本發明的一個方式的目的是防止大型觸摸屏的故障。尤其是本發明的一個方式的主要目的是藉由降低檢測區域 與控制器之間的佈線延遲來防止大型觸摸屏的故障。
本發明的一個方式是一種觸摸屏，該觸摸屏為設置有多個檢測區域及多個感測器的檢測區域分割型觸摸屏，其中，在被分割的每一個檢測區域分別設置有對應的控制器，並且，所有的所述控制器都與一個中央控制裝置電連接。
藉由採用上述結構，可以降低檢測區域與控制器之間的佈線延遲。從而，可以防止大型觸摸屏的故障。
100‧‧‧觸摸屏
102‧‧‧檢測區域
102A‧‧‧第一檢測區域
102B‧‧‧第二檢測區域
102C‧‧‧第三檢測區域
102D‧‧‧第四檢測區域
104‧‧‧控制器連接部
104A‧‧‧第一控制器連接部
104B‧‧‧第二控制器連接部
104C‧‧‧第三控制器連接部
104D‧‧‧第四控制器連接部
106‧‧‧控制器
106A‧‧‧第一控制器
106B‧‧‧第二控制器
106C‧‧‧第三控制器
106D‧‧‧第四控制器
108‧‧‧中央控制裝置連接部
108A‧‧‧第一中央控制裝置連接部
108B‧‧‧第二中央控制裝置連接部
108C‧‧‧第三中央控制裝置連接部
108D‧‧‧第四中央控制裝置連接部
110‧‧‧中央控制裝置
112‧‧‧檢測像素
114‧‧‧信號線
116‧‧‧共用電位線
120‧‧‧外殼
122‧‧‧顯示部
124‧‧‧元件基板
126‧‧‧對置基板(密封基板)
128‧‧‧感測器部
130‧‧‧操作面
132‧‧‧檢測電路
134‧‧‧放大電路
136‧‧‧雜訊濾波器
138‧‧‧A/D轉換器
140‧‧‧運算電路
142‧‧‧信號生成電路
200‧‧‧開始
202‧‧‧迴圈工作的開始
204‧‧‧第一指令的發出
206‧‧‧迴圈結束條件
208‧‧‧初始設置
210‧‧‧處理的轉移
250‧‧‧開始
252‧‧‧第二指令的發出
254‧‧‧第一判斷
256‧‧‧資料的獲得
258‧‧‧控制器的識別資料的判斷
260‧‧‧第一計算
262‧‧‧第二計算
264‧‧‧第三計算
266‧‧‧第四計算
268‧‧‧處理的轉移
302‧‧‧基板
304‧‧‧像素部
306‧‧‧信號線驅動電路
308‧‧‧掃描線驅動電路
310‧‧‧密封材料
312‧‧‧基板
314‧‧‧FPC
316‧‧‧液晶層
318‧‧‧薄膜電晶體
320‧‧‧薄膜電晶體
322‧‧‧隔離物
324‧‧‧像素電極
326‧‧‧液晶元件
328‧‧‧佈線
330‧‧‧佈線
332‧‧‧連接端子
334‧‧‧反電極
336‧‧‧佈線
338‧‧‧各向異性導電層
在圖式中：圖1是說明本發明的一個方式的觸摸屏的結構的一個例子的圖；圖2是說明圖1的檢測區域102的一個結構實例的電路圖；圖3A和圖3B是說明圖1的檢測區域102的一個結構實例的剖面圖；圖4是說明圖1的控制器106的一個結構實例的電路圖；圖5是說明本發明的一個方式的觸摸屏的工作的一個例子的圖；圖6是說明本發明的一個方式的觸摸屏的工作的一個例子的圖；圖7A和圖7B是說明本發明的一個方式的觸摸屏的 顯示部的一個例子的圖。
下面，參照圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，而所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的宗旨及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。
在本實施方式中，對本發明的一個方式的觸摸屏及其工作進行說明。另外，在本實施方式中，作為最好的方式之一例示出將檢測區域分割成四個區域的方式而進行說明，但是不侷限於此。例如，可以將檢測區域分割成兩個區域或八個區域等。
圖1是示出本發明的一個方式的觸摸屏的示意圖。在圖1所示的觸摸屏100中，觸摸檢測面(操作面)被分割成四個區域，該觸摸檢測面(操作面)由第一檢測區域102A、第二檢測區域102B、第三檢測區域102C以及第四檢測區域102D構成。
第一檢測區域102A藉由第一控制器連接部104A與第一控制器106A電連接。第二檢測區域102B藉由第二控制器連接部104B與第二控制器106B電連接。第三檢測區域102C藉由第三控制器連接部104C與第三控制器106C電連接。第四檢測區域102D藉由第四控制器連接部 104D與第四控制器106D電連接。
第一控制器106A藉由第一中央控制裝置連接部108A與中央控制裝置110電連接。第二控制器106B藉由第二中央控制裝置連接部108B與中央控制裝置110電連接。第三控制器106C藉由第三中央控制裝置連接部108C與中央控制裝置110電連接。第四控制器106D藉由第四中央控制裝置連接部108D與中央控制裝置110電連接。
另外，在本說明書中，當不需要將第一檢測區域102A、第二檢測區域102B、第三檢測區域102C及第四檢測區域102D區別開來時，將它們總稱為檢測區域102。
同樣地，當不需要將第一控制器連接部104A、第二控制器連接部104B、第三控制器連接部104C及第四控制器連接部104D區別開來時，將它們總稱為控制器連接部104。
同樣地，當不需要將第一控制器106A、第二控制器106B、第三控制器106C及第四控制器106D區別開來時，將它們總稱為控制器106。
同樣地，當不需要將第一中央控制裝置連接部108A、第二中央控制裝置連接部108B、第三中央控制裝置連接部108C及第四中央控制裝置連接部108D區別開來時，將它們總稱為中央控制裝置連接部108。
圖2是示出圖1所示的觸摸屏100的檢測區域102的一部分的圖。如圖2所示，在檢測區域102中，信號線114與共用電位線116交叉，在該交叉部中設置有檢測像 素112。多個檢測像素112配置為n行m列(n、m都是正整數)的矩陣狀。檢測像素112包含電容元件。因此，在圖2所示的結構中，觸摸屏100為電容式觸摸屏。
在此，作為一個例子說明觸摸檢測位置為檢測像素112(i，j)(i為1以上且n以下的整數，j為1以上且m以下的整數)時的情況。共用電位線116都保持固定電位，所以當任意位置的檢測像素112(i，j)被按壓時，檢測像素112(i，j)中的電容元件的電容值發生變化，於是信號傳輸到信號線114(i)，由此檢測出檢測像素112(i，j)被觸摸。該信號被傳送到控制器106。
如此可以檢測出觸摸位置。
圖3A和圖3B是檢測區域102的剖面圖。
圖3A所示的檢測區域102包含外殼120中的顯示部122及感測器部128。顯示部122包含至少設置有切換元件和像素電極的元件基板124以及與元件基板124對置的對置基板(密封基板)126。感測器部128設置得比顯示部122更靠近操作面130一側。
較佳為在顯示部122上設置用來防止相鄰的像素之間的混色的黑矩陣。如此在顯示部122上設置有黑矩陣的情況下，為了防止由黑矩陣引起的感測器部128的故障等，如上所述，較佳為將感測器部128設置得比顯示部122更靠近操作面130一側。
圖3B所示的檢測區域102包含外殼120中的元件基板124、對置基板(密封基板)126以及感測器部128。 在元件基板124上至少設置有切換元件和像素電極即可。感測器部128設置在元件基板124與對置基板(密封基板)126之間。
在圖3B所示的結構中，當在對置基板(密封基板)126上(例如，在元件基板124一側)設置有黑矩陣時，將感測器部128設置在對置基板(密封基板)126上的比黑矩陣更靠近操作面130一側的位置。換言之，在對置基板(密封基板)126上設置感測器部128並在製程中在對置基板(密封基板)126上形成感測器部128之後形成黑矩陣即可。
圖4是示出圖1所示的觸摸屏100的控制器106的一個結構實例的圖。如圖4所示，控制器106包含檢測電路132、放大電路134、雜訊濾波器136、A/D轉換器138、運算電路140以及信號生成電路142。檢測電路132被輸入來自控制器連接部104的信號，運算電路140對中央控制裝置連接部108輸出信號，信號生成電路142對控制器連接部104輸出信號。
檢測電路132具有檢測出由觸摸檢測產生的信號並將該信號供應到放大電路134的功能。
放大電路134具有放大來自檢測電路132的信號的功能。
雜訊濾波器136具有去除來自放大電路134的信號所包含的雜訊成分的功能。
A/D轉換器138具有將作為類比信號的來自雜訊濾波 器136的信號轉換為數位信號的功能。
運算電路140具有進行觸摸動作的檢測所需要的如下運算處理的功能，諸如控制器106的識別資料和座標資料的獲得以及該識別資料的判斷等。另外，運算電路140的功能不侷限於運算。例如，在後面說明的面板整體中的觸摸位置的計算以外的工作也可以由運算電路140控制。另外，藉由記錄在運算電路140中進行運算的時刻，即使在後面產生信號延遲也不會發生時序錯開等問題，所以是較佳的。
信號生成電路142具有根據來自運算電路140和中央控制裝置110的指令而生成適當的信號並將其供應到控制器連接部104的功能。
另外，在本說明書中，“被分割的每一個檢測區域與對應的控制器之間的佈線的長度”是指該檢測區域與運算電路140之間的佈線的長度。該檢測區域與運算電路140之間的佈線的長度較佳為比每一個控制器與中央控制裝置之間的佈線的長度短。這是因為如下緣故：當該檢測區域與運算電路140之間的佈線長時，信號強度有可能衰減，另外，信號自身有可能埋沒於雜訊中。
接著，參照圖5和圖6對圖1所示的觸摸屏100的工作進行說明。圖5是說明系統啟動工作的流程圖，圖6是說明觸摸檢測工作的流程圖。
首先，啟動觸摸屏(開始200)。然後，藉由進行如下迴圈工作來啟動所有的控制器(迴圈工作的開始 202)。控制器的啟動可以藉由從中央控制裝置110對各控制器發出啟動指令來進行(第一指令的發出204)。當藉由發出第一指令而接到所有的控制器的應答時(迴圈結束條件206)，對所有的控制器進行初始設置(初始設置208)。在有不應答的控制器的情況下，直到接到所有的控制器的應答為止進行迴圈工作而從中央控制裝置110對各控制器發出第一指令。在進行初始設置之後系統啟動工作結束，轉移到檢測觸摸動作的處理(處理的轉移210)。
首先，開始觸摸動作的檢測(開始250)，從中央控制裝置110對各控制器發出開始觸摸動作的檢測的指令(第二指令)(第二指令的發出252)。接著，判斷有無觸摸動作(第一判斷254)，在檢測出觸摸動作的情況下，獲得控制器的識別資料和座標資料(資料的獲得256)。在檢測不到觸摸動作的情況下，對各控制器再次發出開始觸摸動作的檢測的指令(第二指令)。在檢測出觸摸動作並獲得控制器的識別資料和座標資料的情況下，首先，判斷該控制器的識別資料(控制器的識別資料的判斷258)並利用對應於該識別資料的算式算出檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置。明確而言，在控制器的識別資料為1的情況下，利用算式1及算式2算出檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置(第一計算260)。在控制器的識別資料為2的情況下，利用算式3及算式2算出檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置(第二計算 262)。在控制器的識別資料為3的情況下，利用算式1及算式4算出檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置(第三計算264)。在控制器的識別資料為4的情況下，利用算式3及算式4算出檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置(第四計算266)。如此可以定位檢測出的觸摸位置的在面板整體中的觸摸位置。在定位檢測出的觸摸位置的在面板整體中的觸摸位置之後轉移到此後的處理(處理的轉移268)。
如上所述可以使圖1所示的觸摸屏100工作。
在此，說明用來算出檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置時的對應於上述識別資料的算式。在下面的說明中，x0表示檢測區域102中的檢測位置的x座標，y0表示檢測區域102中的檢測位置的y座標，sxmax表示檢測區域102中的x軸方向的座標的最大值，symax表示檢測區域102中的y軸方向的座標的最大值，w表示觸摸屏整體的x軸方向的座標的最大值，h表示觸摸屏整體的y軸方向的座標的最大值，xn表示x軸方向的分割數(檢測區域的個數)，yn表示y軸方向的分割數(檢測區域的個數)。
在控制器的識別資料為1的情況(檢測區域102為第一檢測區域102A的情況)下，利用以下算式算出檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置(X，Y)(第一計算260)。
Figure TWI615763BD00001
Figure TWI615763BD00002
在控制器的識別資料為2的情況(檢測區域102為第二檢測區域102B的情況)下，在檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置(X，Y)的計算(第二計算262)中，x座標利用以下算式算出。另外，y座標可以利用第一計算260中的算式(2)算出，所以省略其說明。
Figure TWI615763BD00003
在控制器的識別資料為3的情況(檢測區域102為第三檢測區域102C的情況)下，在檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置(X，Y)的計算(第三計算264)中，y座標利用以下算式算出。另外，x座標可以利用第一計算260中的算式(1)算出，所以省略其說明。
Figure TWI615763BD00004
在控制器的識別資料為4的情況(檢測區域102為第四檢測區域102D的情況)下，在檢測出的觸摸位置的在面板整體中的位置(X，Y)的計算(第四計算266)中，x座標利用第二計算262中的算式3算出，y座標利用第三計算264中的算式4算出。
如上所述如此可以算出檢測出的觸摸位置在面板整體 中的位置。
如本實施方式所說明，藉由本發明的一個方式，可以降低檢測區域與控制器之間的佈線延遲。在不採用該結構的情況下，例如可以採用將佈線加厚等的方法，但是如果將佈線加厚，就會使成本增加。另外，如果將感測器部的佈線加厚，就會使透光性下降。藉由使用本發明的一個方式，可以在不使成本增加並不使透光性下降的情況下提供不產生故障的大型觸摸屏。
接著，作為相當於本發明的一個方式的觸摸屏的顯示部的顯示裝置的一個例子，參照圖7A和圖7B對液晶顯示裝置進行說明。圖7A示出由設置在第一基板302與第二基板312之間的密封材料310密封形成在第一基板302上的薄膜電晶體320及液晶元件326的液晶顯示裝置的俯視圖。圖7B示出沿著圖7A的線K-L的剖面圖。
在圖7A和圖7B中，以包圍設置在第一基板302上的像素部304和掃描線驅動電路308的方式設置有密封材料310。此外，在像素部304及掃描線驅動電路308上設置有第二基板312。因此，像素部304及掃描線驅動電路308與液晶層316一起由第一基板302、密封材料310以及第二基板312密封。另外，在與第一基板302上的由密封材料310包圍的區域不同的區域中安裝有信號線驅動電路306。在此，在另行準備的基板上形成薄膜電晶體來形成信號線驅動電路306，但是不侷限於此。另外，雖然在本實施方式中說明將使用薄膜電晶體的信號線驅動電路 306貼合到第一基板302的情況，但是較佳為採用使用單晶半導體等結晶半導體層的薄膜電晶體形成信號線驅動電路並將其貼合到第一基板302。圖7B例示出信號線驅動電路306中的由結晶半導體層形成的薄膜電晶體318。
設置在第一基板302上的像素部304包含多個薄膜電晶體，並且圖7B例示出包含在像素部304中的薄膜電晶體320。此外，信號線驅動電路306也包含多個薄膜電晶體，並且圖7B例示出包含在信號線驅動電路306中的薄膜電晶體318。
此外，液晶元件326所包含的像素電極324藉由佈線336與薄膜電晶體320電連接。而且，液晶元件326的反電極334設置在第二基板312上。像素電極324、反電極334以及液晶層316重疊的部分相當於液晶元件326。
另外，作為第一基板302以及第二基板312的材料，可以使用玻璃或者塑膠等。作為塑膠可以使用FRP(Fiber Reinforced Plastics：纖維增強塑膠)板、聚酯薄膜或者丙烯酸樹脂薄膜等。
另外，隔離物322是珠狀隔離物，它是為了控制像素電極324與反電極334之間的距離(單元間隙)而設置的。另外，也可以使用藉由對絕緣層選擇性地進行蝕刻來得到的隔離物(柱狀間隔物)。
此外，供應到另行形成的信號線驅動電路306、掃描線驅動電路308以及像素部304的各種信號(電位)從FPC314(Flexible Printed Circuit：撓性印刷電路)藉由 引導佈線328以及引導佈線330供給。
在圖7A和圖7B中，連接端子332由與液晶元件326所包含的像素電極324相同的導電層形成。此外，引導佈線328以及引導佈線330由與佈線336相同的導電層形成。但是，不侷限於此。
連接端子332與FPC314所包含的端子藉由各向異性導電層338彼此電連接。
注意，雖然未圖示，但是本實施方式所示的液晶顯示裝置包含配向膜以及偏光板，還可以包含濾色片、遮光層等。
另外，包含在液晶顯示裝置中的電晶體的結構不侷限於圖示的方式，可以使用任何結構的電晶體。
另外，作為顯示部也可以使用EL顯示裝置代替液晶顯示裝置。在此情況下，作為第一基板302和第二基板312中的一方可以使用金屬(典型的是不鏽鋼)、陶瓷以及具有由聚酯等夾著鋁箔的結構的薄膜等。
本發明的一個方式的觸摸屏的顯示部具有上述結構。
另外，具有上述結構的觸摸屏模組也包括在本發明的一個方式的範圍中。另外，在此模組是指有可能安裝在最終成品中的構件。從而，觸摸屏模組是安裝在觸摸屏中的構件，不侷限於僅用於觸摸屏的構件。所以只要是有可能用作觸摸屏的構件就都包括在本發明的一個方式的技術範圍內。
100‧‧‧觸摸屏
102A‧‧‧第一檢測區域
102B‧‧‧第二檢測區域
102C‧‧‧第三檢測區域
102D‧‧‧第四檢測區域
104A‧‧‧第一控制器連接部
104B‧‧‧第二控制器連接部
104C‧‧‧第三控制器連接部
104D‧‧‧第四控制器連接部
106A‧‧‧第一控制器
106B‧‧‧第二控制器
106C‧‧‧第三控制器
106D‧‧‧第四控制器
108A‧‧‧第一中央控制裝置連接部
108B‧‧‧第二中央控制裝置連接部
108C‧‧‧第三中央控制裝置連接部
108D‧‧‧第四中央控制裝置連接部
110‧‧‧中央控制裝置

Claims (9)

  1. 一種包括面板的裝置，該面板包括：顯示部；與該顯示部重疊的感測器部；電連接至該感測器部的第一控制器；電連接至該感測器部的第二控制器；以及電連接至該第一控制器和該第二控制器的中央控制裝置，其中，該第一控制器係設置於該感測器部的一側上，其中，該第二控制器係設置於該感測器部的另一側上，其中，該第一控制器和該第二控制器各自包括運算電路，該運算電路係組構成檢測該面板上的觸摸位置，其中，該運算電路和該感測器部係經由第一佈線而電連接，其中，該中央控制裝置和該第一控制器係經由第二佈線而電連接，並且其中，該第一佈線係短於該第二佈線。
  2. 一種包括面板的裝置，該面板包括：顯示部；與該顯示部重疊的感測器部；電連接至該感測器部的第一控制器；電連接至該感測器部的第二控制器；以及電連接至該第一控制器和該第二控制器的中央控制裝 置，其中，該第一控制器係設置於該感測器部的一側上，其中，該第二控制器係設置於該感測器部的另一側上，其中，該第一控制器和該第二控制器各自包括運算電路，該運算電路係組構成檢測該面板上的觸摸位置，其中，該運算電路和該感測器部係直接連接至第一佈線，其中，該中央控制裝置和該第一控制器係直接連接至第二佈線，其中，該第一佈線係設置於該運算電路與該感測器部之間，其中，該第二佈線係設置於該中央控制裝置與該第一控制器之間，並且其中，該第一佈線係短於該第二佈線。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之裝置，其中，該感測器部包括多個電容式觸摸感測器。
  4. 根據申請專利範圍第3項之裝置，其中，該多個電容式觸摸感測器係配置成矩陣。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項之裝置，其中，該第一控制器和該第二控制器各自還包括檢測電路、放大電路、雜訊濾波器、A/D轉換器和信號生成電路。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項之裝置，還包括外殼， 其中，該外殼覆蓋該顯示部的底面和該顯示部及該感測器部的側面。
  7. 根據申請專利範圍第1或2項之裝置，其中，該顯示部包括黑矩陣。
  8. 根據申請專利範圍第1或2項之裝置，其中，該顯示部包括液晶顯示裝置。
  9. 根據申請專利範圍第1或2項之裝置，其中，該顯示部包括EL顯示裝置。
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