CN101876871A - 影像显示***与输入位置判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种影像显示***与输入位置判断方法，该影像显示***包含电容式触控面板，触控面板包含多个电容器组，每一电容器组包含多个电容器模块。触控面板另外包含处理电路、第一扫描电路和第二扫描电路。第一扫描电路扫描每一电容器组。第二扫描电路扫描一特定电容器组的电容器模块。因此，处理电路产生与触控面板上一位置相关的输入信号。

Description

影像显示***与输入位置判断方法

技术领域

本发明涉及一种影像显示***；特别的是，本发明影像显示***含有触控面板，而利用两阶段的扫描方式，产生与触控面板上位置相关的输入信号。

背景技术

在已知技术中，很少将电容式的触控面板直接设置在屏幕或是显示装置上，特别是用在薄型化显示装置上，例如液晶屏幕等。其原因在于，已知的电容式触控面板会有分辨率不足的问题，换言之，若接触面积过小的物体，例如触控笔的笔尖，电容式触控面板可能无法判别。

此外，将电容式触控面板设置在薄型化显示装置上时，在触控面板与显示装置之间会产生寄生电容与噪声，且存在因频率限制所导致无法使用线对线(line-by-line)扫描的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种影像显示***，其具有设置在显示装置上的电容式触控面板，而利用两阶段的方式扫描触控面板，前一阶段先针对面板上较大的范围进行扫瞄，后一阶段再针对面板上较小的范围进行扫瞄。

在一实施例中，影像显示***包含一电容式触控面板，触控面板包含多个电容器组，每一电容器组包含多个电容器模块。触控面板另外包含处理电路、第一扫描电路、与第二扫描电路。处理电路选择性地电性连结每一电容器组以及每一电容器组的电容器模块。第一扫描电路与每一电容器组连结，依次扫描信号每一电容器组，因此处理电路依次与每一电容器组导通以量测每一电容器组的电容值，并根据所量测的电容值，辨识电容器组中一特定电容器组。第二扫描电路与处理电路以及特定电容器组的电容器模块连结，第二扫描电路依次扫描特定电容器组的电容器模块，因此处理电路依次与特定电容器组的每一电容器模块导通以量测每一电容器组模块的电容值，并根据所量测的电容值，辨识特定电容器组中至少一特定电容器模块，由此产生与触控面板上一位置相关的输入信号。而选择性地，特定电容器组被使用者所触碰而导致处理电路所量测到特定电容器组的电容值大于一预定值。

在一方法实施例中，包含：(a)依次导通处理电路与每一电容器组，以量测每一电容器组的电容值；(b)根据步骤(a)所量测的电容值，辨识多个电容器组中至少一特定电容器组；(c)依次导通处理电路与特定电容器组的每一电容器模块，以量测每一电容器组模块的电容值；(d)根据步骤(c)所量测的电容值，辨识至少一特定电容器模块；以及(e)根据特定电容器模块的位置，判断触控面板上一输入位置。

附图说明

图1示出了根据本发明一实施例的显示***

图2a示出了根据本发明一实施例的触控面板电路；

图2b示出了根据本发明一实施例的触控面板的感测电容器与寄生电容器的特性；

图2c示出了根据本发明一实施例的触控面板电路；以及

图2d示出了根据本发明一实施例的触控面板电路。

主要组件符号说明

显示***    1                      电子装置      10

显示装置    100                    电容式触控面板200

电容器组    202、EA-EG

电容器模块  2022、EA1-EG3

第一扫描电路204                    第二扫描电路  206

处理电路    208                    充放电电路    2082

噪声抑制电路2084                   感测电容器    Cs

寄生电容器  Cp                     取样电容器    Cx

扫描线      L1-LN，S1-Sm，SWX      待测物体      TOB

晶体管开关  T1-TN，T11-TNm、TX、RT1-RTN、RT11-RTNm、RTX

具体实施方式

本发明揭露一种应用于影像显示***的显示装置上的电容式触控面板，特别的是，触控面板分别利用两阶段以上的扫描方式来决定触控面板上使用者的输入位置。为了使本发明的叙述更加详尽与完整，可参照下列描述并配合图1至图2d。

参考图1，图1示出了根据本发明一实施例的显示***1，所述显示***包含具有显示装置100(例如液晶显示装置或是OLED显示装置)的电子装置10，特别是电容式触控面板200装设于显示装置100上，显示装置100还包含一电源供应(图未示)供触控面板200运作，而使用者可通过电容式触控面板200观看到显示装置100所提供的影像。

在本实施例中，具有显示装置100的电子装置10可应用于行动电话、数字相机、个人数字助理(PDA)、笔记型计算机、桌上型计算机、电视、车用显示器、航空用显示器、全球定位***(GPS)或可携式数字激光视盘(DVD)播放器。

图2a示出了根据本发明一实施例的电容式触控面板200的电路。在本实施例中，电容式触控面板200包含多个电容器组202、第一扫描电路204、第二扫描电路206以及处理电路208。其中，每一电容器组202还包含多个电容器模块2022，且每一个电容器模块2022分别包含一可变感测电容器Cs，而可变感测电容器Cs的电极可实施为透明电极，其材料可为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，简称ITO)。当电容器模块2022被例如手指或触控笔触碰时，感测电容器Cs中的电容值产生变化。这部分是本领域技术人员所熟知地，不再赘述。

但应注意的是，电容器模块2022的电极与显示装置100的共同电极PV或者邻近电容器模块2022的电极间存在有寄生电容器Cp，而寄生电容器Cp是在触控面板200制作及设置于显示装置100时所产生的，其中寄生电容器Cp的电容值大约是固定的。图2b示出了根据电容器模块2022被待测物体TOB接触到的面积所造成的电容值变化的关系示意图，其中X轴是表示电容值，Y轴是表示电容器模块2022被接触的面积。随着电容器模块2022被接触到的面积变化增加，其感测电容器Cs的电容值也随着增加，而可储存的电量也随着改变。

处理电路208包含充放电电路2082。充放电电路2082对电容器模块2022进行充电与放电。值得一提的是，前述的寄生电容器Cp也会对感测电容器Cs造成影响，但如图2b所示，寄生电容器Cp的电容值大约是定值，不会随着电容器模块2022是否被触碰而改变。

充放电电路2082将提供充电电压V，用以对电容器模块2022进行充电，以及提供固定电流I对电容器模块2022进行放电，此外充放电电路2082充放电的时间为一定值。而当处理电路208与电容器模块2022导通时，可在节点A测量到电容器模块2022的等效电压，而当电容器模块2022被待测物体TOB触碰时，感测电容器Cs的电容值的变化将影响节点A的等效电压。

在另一实施例中，处理电路208还包含噪声抑制电路2084，而噪声抑制电路2084主要包含一取样电容器Cx，当电容器模块2022(或者电容器组202)与充放电电路2082导通而放电时，用来储存电容器模块2022所流出的电量，并由此测量电容器模块2022的电容值或是电容值变化。如前所述，电容器模块2022不可避免地会含有寄生电容器Cp，而寄生电容器Cp是相对于显示装置100的共同电极PV所形成，而当共同电极PV带有噪声时，将会使得电容器模块2022与取样电容器Cx储存的电量都受到噪声的影响，而无法准确地测量电容器模块2022的电容值。因此，在本实施例中，取样电容器Cx一端与电容器模块2022连结，取样电容器Cx另一端则与显示装置100的共同电极PV连结。如图所示，取样电容器Cx两端同时都会受到共同电极PV的影响而互相抵销，因此当共同电极PV带有噪声时，取样电容器Cx还是能够准确地测量到电容器模块2022的电容值或是电容值变化。

图2c示出了根据本发明的一实施例的电容式触控面板200的详细电路。每一电容器组(例如EA)包含多个电容器模块，例如三个电容器模块(EA1-EA3)。在本实施例中，每一电容器模块包含一透明电极，宽度位于0.1mm-0.5mm之间，而透明电极除了长条形状外，也可为任意形状。

触控面板200采用两阶段式扫描。第一阶段扫描是针对电容器组EA-EG，而第二阶段是针对其中特定电容器组中的电容器模块。将进一步说明如下。

第一阶段扫描

参考图2c，第一扫描电路204提供多条区域扫描线(L1-L7)，分别连结电容器组(EA-EG)，而电容器组的数目对应于第一扫描电路204扫描线的数目。第一扫描电路204的扫瞄信号依次发给电容器组EA、电容器组EB，一直到电容器组EG。当收到第一扫描电路204的扫瞄信号时，电容器组EA-EG依次与处理电路208导通。在此实施例中，所称电容器组与处理电路208导通，是指此电容器组中的电容器模块一起与处理电路208导通。而处理电路208可根据电容器组中电容器模块整体所储存的电量，来量测电容器组的电容值。

如图2c所示，当待测物体TOB接触到电容器组EC、ED和EE，其电容器模块的电容值会产生变化，例如大于一预定值，进而被处理电路208以先前所述的方式所侦测到，处理电路208则记录电容器组EC、ED和EE为“特定电容器组”，以进行下一阶段的扫瞄。在另一实施例中，除了被侦测到电容值发生变化的“特定电容器组”之外，处理电路208额外记录“特定电容器组”(EC、ED和EE)的前一电容器组(电容器组EB)与后一电容器组(电容器组EF)，以进行下一阶段的扫瞄。

第二阶段扫描

对应每一电容器组中的电容器模块数目，第二扫描电路206提供三条区块扫描线(S1-S3)，其依次分别与电容器组(EA-EG)中的电容器模块(EA1-EG3)连接。以电容器组EA为例，区块扫描线S1连接电容器模块EA1，区块扫描线S2连接电容器模块EA2，区块扫描线S3连接电容器模块EA3，并且根据上述的连接方式，将区块扫描线S1-S3依次连接至电容器组(EB-EG)中的电容器模块(EB1-EG3)。

在“第二阶段扫描”中，第二扫描电路206并不会对所有的电容器模块(EA1-EG3)进行扫描，相对地，第二扫描电路206仅发出扫瞄信号给在前阶段扫瞄中处理电路208所记录的特定电容器组EC、ED和EE的电容器模块，或是加上前后电容器组EB和EF的电容器模块。当收到第二扫描电路206的扫瞄信号时，上述电容器组的电容器模块与处理电路208导通，而处理电路208可根据电容模块(EB1-EF3)所储存的电量，来量测其电容值。如图2c所示，而当待测物体TOB接触到电容器模块EC2、EC3、ED1、ED2、ED3、EE1和EE2时，其电容值会产生变化，例如大于一预定值，进而被处理电路208所侦测到，处理电路208则记录电容器模块EC2、EC3、ED1、ED2、ED3、EE1和EE2为“特定电容器模块”，由此决定在触控面板200上被触碰的位置，以产生一输入信号。

在一实施例中，可计算出电容器模块EC2、EC3、ED1、ED2、ED3、EE1和EE2的平均位置，或是从电容器模块EC2、EC3、ED1、ED2、ED3、EE1和EE2进一步选出二个相距最远的电容器模块(即电容器模块EC2与电容器模块EE2)，再计算出两电容器模块EC2与EE2的中心点O，由此决定在触控面板200上被触碰的位置。

从上述实施例中亦可以了解到，面板200可允许至少两个电容器模块被触碰或者两个电容器组被触碰，以图2c为例，电容器组EC具有被触碰的电容器模块EC2及EC3、电容器组ED具有被触碰的电容器模块ED1-ED3、电容器组EE具有被触碰的电容器模块EE1及EE2。然而，熟悉该项技术领域者应当可以了解到，上述实施例是用于示例性说明，而非用来限制本发明中所被触碰的电容器组或电容器模块的数目；即一个以上的电容器模块被触碰，或者在两个电容器组(可相邻或不相邻)中皆具有被触碰的电容器模块的实施例，都在本发明所欲涵盖的范围中。

值得注意的是，在其它实施例中，可将第一扫描电路204与第二扫描电路206整合至显示装置100中的信号/控制电路(图上未显示)中，并且节省触控面板200原本因需要区域扫描线(L1-L7)与区块扫描线(S1-S3)而所增加的接脚(Pin)数目，例如区域扫描线(L1-L7)与区块扫描线(S1-S3)可直接利用显示装置100中原有信号/控制的接脚，而不需再额外增加接脚以提供扫描。

另外，参考图2d，在本实施例中，电容式触控面板200设置有切换开关单元，包含多个切换开关TX，每一切换开关TX分别受一条切换扫描线SWX控制，且分别对应一个电容器模块，这可使得信号/控制信号(例如额外的扫描信号)通过切换开关TX，扫描沿着X方向(或者Y方向)排列的电容器组。这种将对X方向以及Y方向分别进行扫描的方式，将可获得更精准的判断结果。

以下进一步说明图2d的实施例。切换开关单元对应电容器组(EA-EN)的电容器模块EA1至ENm，所述电容器模块EA1至ENm都分别设置有晶体管开关TX与RTX。晶体管开关TX与RTX为反相，例如晶体管开关TX为n型晶体管，而晶体管开关RTX为p型晶体管。晶体管开关TX与RTX与X方向相关，且受到X方向扫描线SWX的控制。在此实施例中，电容器组(EA-EN)都沿着X方向排列，因此当收到X方向扫描线SWX的扫瞄信号时，电容器组(EA-EN)中所有的开关TX都开启，而所有的开关RTX都关闭。

以电容器组EA为例，第一扫描电路204设有多个晶体管开关T1与RT1，每一晶体管开关T1与RT1都分别对应电容器组EA中的电容器模块EA1-EAm，并都受区域扫描线L1控制。第二扫描电路206包含多个晶体管开关T11-T1m与RT11-RT1m，其中，晶体管开关T11-T1m分别对应电容器模块EA1-EAm设置，晶体管开关RT11-RT1m也分别对应电容器模块EA1-EAm设置，而晶体管开关T11与RT11受区块扫描线S1控制，晶体管开关T1m与RT1m则受区块扫描线Sm控制。另外，晶体管开关T1与RT1为反相，例如晶体管开关T1为n型晶体管，而晶体管开关RT1为p型晶体管；晶体管开关T11-T1m与RT11-RT1m为反相，例如晶体管开关T11-T1m为n型晶体管，而晶体管开关RT11-RT1m为p型晶体管。以电容器模块EA1为例，晶体管开关T1及T11与晶体管开关TX串联，因此当晶体管开关T1、T11、与TX都开启时，电容器模块EA1才会与处理电路208导通，而晶体管开关RT1、RT11、与RTX彼此并联，而当只要其中之一开启，则电容器模块EA1接地。其它电容器模块可参考电容器模块EA1，以图标的方式而设置，在此不加以赘述。

在第一阶段扫描时，所有开关TX与T11-TNm都开启，而所有开关RTX与RT11-RTNm都关闭。此时第一扫描电路204的区域扫描线L1-Ln，依次开启晶体管开关T1-TN，以导通处理电路208与电容器组(EA-EN)，而处理电路208量测电容器组(EA-EN)的电容值，而在此范例中，处理电路208根据所量测的电容值或电容值变化，判定电容器组EA的电容值大于一预定值，因此进一步选定电容器组EA，以进行下一阶段的扫瞄。

第二阶段扫描仅针对电容器组EA，其中电容器组EA所有的开关TX与T1都开启，而所有的开关RTX与RT1都关闭。此时第二扫描电路206的区块扫描线S1-Sm，依次开启电容器组EA中晶体管开关T11-T1m，导通处理电路208与电容器模块EA1至EAm，而处理电路208量测电容器模块EA1至EAm的电容值或电容值变化，选定电容器模块EA1至EAm至少其中之一，而产生输入信号。

根据以上的设置，本发明实施例提供了一种整合在显示装置上的电容式触控面板，其具有相对于电阻式触控面板的优点，例如，根据本发明实施例不会增加显示装置的厚度，也解决了寄生电容与噪声干扰的问题，另外，通过两阶段的扫描，也解决了已知电容式触控面板分辨率不足的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围内。

Claims (15)

1.一种影像显示***，包含一电容式触控面板，所述触控面板包含：

多个电容器组，每一电容器组还包含多个电容器模块；

一处理电路，选择性地电性连结每一电容器组以及每一电容器组的电容器模块；

一第一扫描电路，与每一电容器组连结，依次扫描每一电容器组，因此所述处理电路依次与每一电容器组导通以量测每一电容器组的电容值，并根据所量测的电容值，辨识所述多个电容器组中至少一特定电容器组；以及

一第二扫描电路，与所述处理电路以及所述特定电容器组的电容器模块连结，所述第二扫描电路依次扫描所述特定电容器组的电容器模块，因此所述处理电路依次与所述特定电容器组的每一电容器模块导通以量测每一电容器组模块的电容值，并根据所量测的电容值，辨识所述特定电容器组中至少一特定电容器模块，以产生与所述触控面板上一位置相关的输入信号。

2.根据权利要求1所述的***，其中，所述处理电路所量测到所述特定电容器组的电容值大于一预定值。

3.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一扫描电路还连结每一电容器的电容器模块，而所述第一扫描电路包含多条第一扫描线；

其中，不同电容器组的电容器模块连结不同的第一扫描线，而同一电容器组的电容器模块连结同一第一扫描线。

4.根据权利要求1所述的***，其中，所述第二扫描电路包含多条第二扫描线，而同一电容器组中不同电容器模块连结不同的第二扫描线，而同一第二扫描线连结不同电容器组的电容器模块。

5.根据权利要求1所述的***，其中，每一电容器模块包含一电极，而对应每一电容器模块，所述第一扫描电路包含一第一开关，所述第一开关连结所述电极与所述处理电路；

其中，当所述第一扫描电路进行扫描时，对应同一电容器组中的电容器模块的第一开关一同开启。

6.根据权利要求5所述的***，其中，对应所述特定电容器组的每一电容器模块，所述第二扫描电路包含一第二开关，用以连结所述电极与所述处理电路，且所述第二开关与所述第一开关串联；

其中，当所述第二扫描电路进行扫描时，对应所述特定电容器组的电容器模块的第二开关每次只有一个开启。

7.根据权利要求6所述的***，其中，对应所述特定电容器组的每一电容器模块，所述第一扫描电路包含一第三开关，而所述第二扫描电路还包含一第四开关，所述第三开关与所述第四开关并联，所述第三开关分别接地与连结所述电极，所述第四开关分别接地与连结所述电极；

其中所述第三开关与所述第一开关反相，而所述第四开关与所述第二开关反相。

8.根据权利要求6所述的***，其中，所述多个电容器组沿一预定方向排列；

其中，对应每一电容器模块，所述触控面板还包含一第五开关，所述第五开关连结所述电极与所述处理电路，所述第五开关与所述第一开关以及所述第二开关串联，每一电容器模块的第五开关与所述预定方向相关，且一同开启或关闭；

对应每一电容器模块，所述触控面板还包含一第六开关，所述第六开关与所述第三开关以及所述第四开关并联，所述第六开关分别接地与连结所述电极，而所述第六开关与所述第五开关反相。

9.根据权利要求1所述的***，还包含一显示装置，所述显示装置包含所述触控面板与一电源供应。

10.根据权利要求9所述的***，其中，所述显示装置具有一共同电极，所述共同电极电性连结每一电容器模块，而所述处理电路还包含一取样电容器，所述取样电容器一端选择性地电性连结每一电容器组以及每一电容器模块，另一端电性连结所述共同电极。

11.根据权利要求9所述的***，还包含一电子装置，所述电子装置包含所述显示装置，其中所述电子装置是一手机、一数字相机、一个人数字助理、一笔记型计算机、一桌上型计算机、一电视、一全球定位***、一车用显示器、一航空用显示器、一数字相框或一可携式DVD放影机。

12.一种输入位置判断方法，应用于一电容式触控面板，所述触控面板包含多个电容器组，每一电容器组包含多个电容器模块，所述触控面板还包含一处理电路，所述处理电路选择性地电性连结每一电容器组以及每一电容器组的电容器模块，所述方法包含：

(a)依次导通所述处理电路与每一电容器组，以量测每一电容器组的电容值；

(b)根据步骤(a)所量测的电容值，辨识所述多个电容器组中至少一特定电容器组；

(c)依次导通所述处理电路与所述特定电容器组的每一电容器模块，以量测每一电容器组模块的电容值；

(d)根据步骤(c)所量测的电容值，辨识至少一特定电容器模块；以及

(e)根据所述特定电容器模块的位置，判断所述触控面板上的一输入位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在步骤(d)中，辨识两个以上的特定电容器模块；

其中步骤(e)还包含：根据两个距离最远的特定电容器模块的位置，计算出所述两个距离最远的特定电容器模块的中心点，以判断所述输入位置。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，步骤(b)还包含：根据步骤(a)的顺序，辨识所述特定电容器组的一前电容器组与一后电容器组，而步骤(c)还包含：依次导通所述处理电路与所述特定电容器组、所述前电容器组、与所述后电容器组的每一电容器模块。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，每一所述电容器模块电性连结一共同电极，所述处理电路包含一取样电容器，所述取样电容器电性连结所述共同电极，所述方法还包含选择性地电性连结所述取样电容器与每一电容器组以及每一电容器模块，以抑制噪声。

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