TWI460625B - 觸控裝置及其驅動方法 - Google Patents

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觸控裝置及其驅動方法
本發明係關於一種驅動方法，特別關於一種觸控裝置及其驅動方法。
近來，平面顯示裝置(Flat Panel Display,FPD)技術具有迅速的發展，並因其體型輕薄、低功率消耗及無輻射等優越特性，已經漸漸地取代傳統陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)顯示裝置，並且應用至各式電子產品。
此外，近年來，觸控面板也逐漸廣泛應用於一般的消費性電子商品上，例如行動通訊裝置、數位相機、數位音樂播放器(MP3)、個人數位助理器(PDA)、衛星導航器(GPS)、掌上型電腦(hand-held PC)，甚至嶄新的超級行動電腦(Ultra Mobile PC,UMPC)等。上述的觸控面板結合顯示螢幕而成為觸控顯示模組。
圖1為一種習知觸控顯示裝置1的示意圖，觸控顯示裝置包含一顯示面板11以及一觸控面板12，觸控面板12設置於顯示面板11之一側。習知技術中，為了防止顯示面板11與觸控面板12的訊號互相干擾，故在顯示面板11與觸控面板12之間設置一遮蔽層13。遮蔽層13係由導電材質製成，以防止顯示面板11的訊號干擾到觸控面板12。
然而，遮蔽層13會跟觸控面板12上的電極形成電容效應，進而加重觸控面板12對電容的感測負載，並使觸控面板12之觸控靈敏度下降。
因此，如何提供一種觸控裝置及其驅動方法，能夠同時達到遮蔽效果並降低對電容的感測負載，進而提升觸控效能，實為當前重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠同時達到遮蔽效果並降低對電容的感測負載，進而提升觸控效能之觸控裝置及其驅動方法。
為達上述目的，依據本發明之一種觸控裝置包含具一基板、複數第一電極及複數第二電極之一觸控面板、一感測驅動電路以及一遮蔽電極。第一電極設置於基板且彼此間隔設置。第二電極設置於基板且彼此間隔設置。該遮蔽電極設置於基板之一側。該感測驅動電路控制該遮蔽電極之訊號使其與該等第一電極及該等第二電極其中之一者之訊號為同步。
為達上述目的，本發明揭露一種觸控裝置之驅動方法，其中觸控裝置包含具一基板、複數第一電極及複數第二電極之一觸控面板、一遮蔽電極以及一感測驅動電路，該感測驅動電路分別控制電性連接之該等第一電極、該等第二電極及該遮蔽電極。驅動方法包含：傳送一第一訊號至該等第一電極；傳送一第二訊號至該等第二電極；以及傳送一遮蔽訊號至遮蔽電極，遮蔽訊號與第一訊號及第二訊號之其中之一者係同步。
承上所述，在本發明之觸控裝置及其驅動方法中，一遮蔽訊號係傳送至遮蔽電極，且遮蔽訊號與第一電極之第一訊號及第二電極之第二訊號之其中之一者係同步。藉此，遮蔽電極與第一電極或第二電極之間並無電位差，以致遮蔽電極與第一電極或第二電極之電容效應幾近為零，因而可降低觸控裝置對電容的感測負載，進而提升觸控裝置之觸控靈敏度。此外，遮蔽電極可對顯示面板之訊號形成遮蔽效應，可讓顯示面板與觸控面板之間的訊號不會互相干擾。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種觸控裝置及其驅動方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
圖2為本發明較佳實施例之一種觸控裝置2的分解示意圖，圖3為觸控裝置2的側視示意圖。請參照圖2與圖3所示，以說明觸控裝置2之結構與其作動方式。
觸控裝置2包含具一基板21、複數第一電極22及複數第二電極23之一觸控面板20、一感測驅動電路24以及一遮蔽電極25。其中，基板21可為一平板或一薄膜，其材質可例如為玻璃、塑膠或其他具介電材質。在本實施例中，基板21為一玻璃基板。
第一電極22設置於基板21且彼此間隔設置。在本實施例中，「設置」可指直接連結或間接連結。於此，第一電極22直接設置於基板21之一表面上。第一電極22係由導電材質製成，例如透明導電材質，如銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)，且該等第一電極22彼此間隔設置且相互平行設置，第一電極22的形狀係以條狀為例。
第二電極23設置於基板21且彼此間隔設置，第二電極23可直接設置於基板21上或藉由至少一膜層而設置於基板21上；於此，第二電極23係與第一電極22位於基板21之同一側，且一絕緣層26係設置於第一電極22與第二電極23之間。第二電極23同樣由導電材質製成，例如透明導電，且該等第二電極23彼此間隔設置且相互平行設置，第二電極23的形狀係以條狀為例。
需說明的是，本實施例所定義之第一電極22亦可作為第二電極，而第二電極23可作為第一電極，二者間可交換。於此係定義該等第一電極22為行電極，該等第二電極23為列電極，該等第一電極22與該等第二電極23於空間上係為交錯設置，並形成一夾角。於投影方向看來，該等第一電極22與該等第二電極23係實質上呈90度。
遮蔽電極25可設置於基板21與第一電極22或第二電極23之同一側，或是設置於基板21之相對側；於此，第一電極22與第二電極23位於基板21的同一側，遮蔽電極25設置於基板21之相對側，即基板21位於遮蔽電極25與第一電極22及第二電極23之間。
如圖3所示，感測驅動電路24係與第二電極23以及遮蔽電極25電性連接，並用以驅動第二電極23與遮蔽電極25，並使得遮蔽電極25之訊號與該等第一電極22及該等第二電極23之訊號之其中之一者係同步；於此，遮蔽電極25之訊號與該等第二電極23之訊號係同步。於此，訊號同步係指兩訊號之頻率與相位實質相同。另外，第一電極22的驅動也可由感測驅動電路24來進行。
由於電容器儲存能量公式為W=1/2*CV2 ，其中W指能量，C指電容值，V指電容器兩端的電位差。故當遮蔽電極25之訊號與該等第二電極23之訊號同步時，遮蔽電極25與第二電極23之間所形成之電容器並無儲存任何能量與電荷，以致遮蔽電極25與第二電極23之間不會形成電容效應，因而能降低觸控裝置2之電容感測負載的影響。
以下係以感測驅動電路24分別驅動該等第一電極22及該等第二電極23為例，以說明感測驅動電路24的作動。感測驅動電路24係分別傳送一第一訊號至該等第一電極22，分別傳送一第二訊號至該等第二電極23，並傳送一遮蔽訊號至遮蔽電極25，以下以圖4至圖6舉例說明第一訊號、第二訊號與遮蔽訊號之不同態樣的時序圖。
請參照圖4所示，感測驅動電路24係分別傳送第一訊號S1 至該等第一電極Y1 ～YN ，其中，第一訊號S1 之數量與第一電極Y1 ～YN 之數量相同。圖3僅以第一訊號S1 分別被傳送至二條第一電極Y1 、Y2 作說明。於此，感測驅動電路24係循序掃描驅動該等第一電極Y1 ～YN ，也就是單位時間內，只有一條第一電極被驅動。當各第一電極Y1 ～YN 被掃描驅動時，感測驅動電路24係傳送第二訊號S2 至該等第二電極X1 ～XN ，也就是同時驅動該等第二電極X1 ～XN ，使得第一訊號S1 與第二訊號S2 之工作週期(duty cycle)重疊。其中，第二訊號S2 之數量與第二電極X1 ～XN 之數量相同。並且感測驅動電路24係感測第二電極X1 ～XN 上的訊號以應用於觸控計算而得到觸控位置。而遮蔽電極25之遮蔽訊號C與該等第二電極23之第二訊號S2 同步。於此，遮蔽訊號C與第二訊號S2 之振幅實質相同，或振幅相差於10%以內，以使彼此間的電容效應降至最低。另外，第一訊號S1 之振幅係大於第二訊號S2 之振幅。
請參照圖5所示，與圖4所示之時序圖主要不同在於，圖5中之第二訊號S2 係分別在第一訊號S1 之後才出現，且兩者之工作週期不重疊。於此，遮蔽電極25之遮蔽訊號C與該等第二電極X1 ～XN 之第二訊號S2 同步。
請參照圖6所示，與圖5所示之時序圖主要不同在於，圖6中之第二訊號S2 係在第一訊號S1 之後出現，但兩者之工作週期(duty cycle)有部分重疊。於此，遮蔽電極25之遮蔽訊號C與該等第二電極X1 ～XN 之第二訊號S2 同步。
圖7為本發明較佳實施例之另一觸控裝置3的側視示意圖。觸控裝置3包含具一基板31、複數第一電極32及複數第二電極33之一觸控面板30、一感測驅動電路34以及一遮蔽電極35。與觸控裝置2主要不同在於，觸控裝置3之第一電極32與第二電極33分別位於基板31之相對側，並且遮蔽電極35藉由一絕緣層36而設置於第一電極32之一側。於此，感測驅動電路34係與第一電極32、第二電極33與遮蔽電極35電性連接，且遮蔽電極35之訊號與該等第二電極33之訊號係同步。
圖8為本發明較佳實施例之另一觸控裝置4之第一電極42與第二電極43的俯視示意圖。與上述主要不同在於，第一電極42與第二電極43係位於同一平面。於此，第一電極42與第二電極43分別具有例如菱形或平形四邊形的電極部以及橋接部，該等電極部係位於同一平面且互不連接。另外，第一電極42與第二電極43重疊處的橋接部係設置一絕緣層(圖未顯示)，以隔絕第一電極42與第二電極43之訊號。
圖9A為本發明較佳實施例之另一觸控裝置5a的側視示意圖。與上述態樣不同在於，觸控裝置5a更包含一顯示面板57a，顯示面板57a與基板21相對設置。本實施例不限制顯示面板57a之種類，其可例如液晶顯示面板、有機發光二極體顯示面板、電漿顯示面板、場發射顯示面板等等。遮蔽電極25位於顯示面板57a與第一電極22及第二電極23之間，而對顯示面板57a之訊號產生遮蔽作用。
圖9B為本發明較佳實施例之另一觸控裝置5b的側視示意圖。與觸控裝置5a主要不同在於，觸控裝置5b之遮蔽電極25係位於顯示面板57b之內，但位於顯示面板57b中，濾光基板上之一共同電極571與該等第二電極23之間，進而對共同電極571以下的訊號產生遮蔽作用以避免影響第一電極22與第二電極23之訊號。
另外，圖2所示之遮蔽電極25為平面狀，即無圖案化。然而，本發明之遮蔽電極可具有多種變化態樣，以下以圖10A至圖10C舉例說明之。
請參照圖10A所示，本發明較佳實施例之另一種態樣之遮蔽電極25a呈條狀，即遮蔽電極25a具有多個條狀電極部251，條狀電極部251平行並排設間隔設置，並由導線252所連接以傳送遮蔽訊號。其中，遮蔽電極25a的條狀電極部251之圖案可對應第二電極23之圖案；例如，一條狀電極部251之圖案可對應多條第二電極23所佔之面積來設計。另外，條狀之遮蔽電極25a可再搭配補償電路進行訊號的補償，以避免因各遮蔽電極25a距離感測驅動電路的遠近，而產生影響。其中，補償電路可例如針對各條狀電極部251之遮蔽訊號的線路路徑不等長來作補償。
請參照圖10B所示，圖10B為本發明較佳實施例之另一觸控裝置4a之第一電極42a與第二電極43a的俯視示意圖。第一電極42a與第二電極43a係設置於同平面。遮蔽電極45a與第一電極42a或第二電極43a設置於同平面；於此，遮蔽電極45a與第一電極42a及第二電極43a設置於同平面。遮蔽電極45a形成於第一電極42a與第二電極43a之間，並具有複數主體部451與複數連接部452，各連接部452連接兩兩之主體部451，以導通整個遮蔽電極45a。當然，連接部452在跨過第一電極42a或第二電極43a處需設置一絕緣層46a(虛線處)以達電性隔離。另外，被分隔的第二電極43a也需要一連接部B來跨接，連接部452、B可為直線形或曲線形；於此，連接部452、B以直線形為例。
請參照圖10C所示，圖10C為本發明較佳實施例之另一觸控裝置4b之第一電極42b與第二電極43b的俯視示意圖。第一電極42b與第二電極43b係設置於同平面。遮蔽電極45b與第一電極42b或第二電極43b設置於同平面；於此，遮蔽電極45a與第一電極42b及第二電極43b設置於同平面。遮蔽電極45a形成於第一電極42a與第二電極43a之間，並具有複數主體部453與複數連接部454，各連接部454連接兩兩之主體部453。當然，連接部454在跨過第一電極42b或第二電極43b處需設置一絕緣層46b以達電性隔離。另外，被分隔的第二電極43a也需要一連接部B來跨接，於此，連接部454、B為蛇形(snake-like)，可達到金屬不易反光之功效。另外，遮蔽電極45b的主體部453形狀也與圖10B的主體部451形狀不相同，於此，係以主體部453具有一膨大部為例，而連接部454係跨接於二主體部453之間。
圖11為本發明較佳實施例之一種觸控裝置之驅動方法的步驟流程圖，驅動方法可應用於上述任一觸控裝置，於此係以應用於觸控裝置2為例作說明。觸控裝置2包含具一基板、複數第一電極22及複數第二電極23之一觸控面板20、一遮蔽電極25以及一感測驅動電路24，該感測驅動電路24分別控制電性連接之該等第一電極22、該等第二電極23及該遮蔽電極25。驅動方法包含：傳送一第一訊號S1 至該等第一電極Y1 ～YN (S01)、傳送一第二訊號S2 至該等第二電極X1 ～XN (S02)、以及傳送一遮蔽訊號至遮蔽電極25，遮蔽訊號C與第一訊號S1 及第二訊號S2 之其中之一者係同步(S03)。
其中，第一訊號S1 可循序給該等第一電極Y1 ～YN 、或同時給該等第一電極Y1 ～YN ，第二訊號S2 可循序給該等第二電極X1 ～XN 、或同時給該等第二電極X1 ～XN 。於此，第一訊號S1 係循序給該等第一電極Y1 ～YN ，第二訊號S2 係同時給該等第二電極X1 ～XN 。另外，由於驅動方法之其他技術特徵已於上述實施例一併詳述，故其細節於此不再贅述。
綜上所述，在本發明之觸控裝置及其驅動方法中，一遮蔽訊號係傳送至遮蔽電極，且遮蔽訊號與第一電極之第一訊號及第二電極之第二訊號之其中之一者係同步。藉此，遮蔽電極與第一電極或第二電極之間並無電位差，以致遮蔽電極與第一電極或第二電極之電容效應幾近為零，因而可降低觸控裝置對電容的感測負載，進而提升觸控裝置之觸控靈敏度。此外，遮蔽電極可對顯示面板之訊號形成遮蔽效應，可讓顯示面板與觸控面板之間的訊號不會互相干擾。
圖12係繪示出根據本發明一實施例之影像顯示系統方塊示意圖，其可實施於上述任一觸控裝置，例如：平板電腦(tablet personal computer)、投影機、電子書、筆記型電腦、手機、數位相機、個人數位助理(PDA)、桌上型電腦、電視機、車用顯示器、或攜帶型DVD播放器。而該輸入單元係耦接至觸控裝置，用以提供輸入信號(例如，影像信號)至觸控裝置，使觸控裝置顯示影像。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1．．．觸控顯示裝置
11．．．顯示面板
12．．．觸控面板
13．．．遮蔽層
2、3、4、4a、4b、5a、5b．．．觸控裝置
20、30．．．觸控面板
21、31．．．基板
22、32、42、42a、42b、X1～XN．．．第一電極
23、33、43、43a、43b、Y1～YN．．．第二電極
24、34．．．感測驅動電路
25、25a、35、45a、45b．．．遮蔽電極
251．．．條狀電極部
252．．．導線
26、36、46a、46b．．．絕緣層
451、453．．．主體部
452、454、B．．．連接部
57a、57b．．．顯示面板
571．．．共同電極
C．．．遮蔽訊號
S1 ．．．第一訊號
S2 ．．．第二訊號
S01～S03．．．驅動方法的步驟
圖1為一種習知觸控顯示裝置的示意圖；
圖2為本發明較佳實施例之一種觸控裝置的分解示意圖；
圖3為圖2所示之觸控裝置的側視示意圖；
圖4至圖6為本發明較佳實施例之第一訊號、第二訊號與遮蔽訊號之不同態樣的時序圖；
圖7為本發明較佳實施例之另一觸控裝置的側視示意圖；
圖8為本發明較佳實施例之另一觸控裝置之第一電極與第二電極的俯視示意圖；
圖9A與圖9B為本發明較佳實施例之另一觸控裝置的側視示意圖；
圖10A至圖10C為本發明較佳實施例之遮蔽電極之不同變化態樣的示意圖；
圖11為本發明較佳實施例之一種觸控裝置之驅動方法的步驟流程圖；以及
圖12為本發明較佳實施例之一種影像顯示系統的方塊示意圖。
2．．．觸控裝置
20．．．觸控面板
21．．．基板
22．．．第一電極
23．．．第二電極
24．．．感測驅動電路
25．．．遮蔽電極
26．．．絕緣層

Claims (21)

  1. 一種觸控裝置，包含：一觸控面板，該觸控面板係具有：一基板；複數第一電極，設置於該基板且彼此間隔設置；複數第二電極，設置於該基板且彼此間隔設置；一遮蔽電極，設置於該基板之一側；以及一感測驅動電路，控制該遮蔽電極之訊號使其與該等第一電極及該等第二電極其中之一者之訊號為同步，其中該等第一電極與該等二電極係同平面或不同平面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該基板位於該遮蔽電極以及該等第一電極與該等第二電極之間，且該等第一電極和該等第二電極位於該基板之同一側或不同側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該等第一電極彼此相互平行設置，該等第二電極彼此相互平行設置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該等第一電極與該等第二電極位於該基板之相對側。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該等第一電極與該等第二電極位於該基板之同一側，且該等第一電極與該等第二電極之間設有一絕緣層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該遮蔽電極為平面狀、或為條狀。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該遮蔽電極包含複數主體部與複數連接部，各該等連接部連接兩兩之該等主體部。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該遮蔽層與該等第一電極或該等第二電極同平面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，更包含：一顯示面板，與該基板相對設置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控裝置，其中該顯示面板具有一共同電極，該遮蔽電極位於該共同電極與該等第一電極及該等第二電極之其中之一之間。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控裝置，其中該遮蔽電極係設置於該基板上。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之觸控裝置，其中該遮蔽電極設置於該共同電極上。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置，其中該感測驅動電路傳送一第一訊號至該等第一電極，傳送一第二訊號至該等第二電極，並傳送一遮蔽訊號至該遮蔽電極，且該遮蔽訊號與該第一訊號及該第二訊號之其中之一者係同步。
  14. 一種觸控裝置之驅動方法，其中該觸控裝置包含複數第一電極、複數第二電極、一遮蔽電極以及一感測驅動電路，該感測驅動電路分別控制電性連接之該等第 一電極、該等第二電極及該遮蔽電極，該驅動方法包含：傳送一第一訊號至該等第一電極；傳送一第二訊號至該等第二電極；以及傳送一遮蔽訊號至該遮蔽電極，該遮蔽訊號與該第一訊號及該第二訊號之其中之一者係同步。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之觸控裝置之驅動方法，其中該第一訊號係循序給該等第一電極、或同時給該等第一電極。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之觸控裝置之驅動方法，其中該第二訊號係循序給該等第二電極、或同時給該等第二電極。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之觸控裝置之驅動方法，其中該第一訊號及該第二訊號之其中之一者與該遮蔽訊號之振幅係實質上相同。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之觸控裝置之驅動方法，其中該第二訊號之工作週期係與該第一訊號之工作週期至少一部分重疊。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之觸控裝置之驅動方法，其中該第一訊號之振幅大於該第二訊號之振幅。
  20. 一種影像顯示系統，包括：如申請專利範圍第1項所述之觸控裝置；以及一輸入單元，耦接至該觸控裝置，用以提供輸入信號至該觸控裝置，使該觸控裝置顯示影像。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之影像顯示系統，其中該影像顯示系統係包括：一平板電腦、一投影機、一電子書、一筆記型電腦、一手機、一數位相機、一個人數位助理、一桌上型電腦、一電視機、一車用顯示器、或一攜帶型DVD播放器。
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