TWI585663B - 電容式觸碰訊號偵測裝置及方法 - Google Patents

電容式觸碰訊號偵測裝置及方法 Download PDF

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Description

電容式觸碰訊號偵測裝置及方法
本發明是有關於一種偵測入體的手指或類似於手指的具有導電特性的觸碰輸入單元的電容式觸碰訊號的裝置及方法，更詳細而言，有關於一種利用形成於感測墊與非感測墊之間的感測等效電容器偵測觸碰訊號的電容式觸碰訊號裝置及方法。
通常，觸碰屏幕面板(Touch Screen Panel)是附著至液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display，LCD)、電漿顯示面板(Plasma Display Panel，PDP)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)、主動矩陣有機發光二極體(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED)等顯示裝置上，於手指或筆等物體觸碰時於相應位置產生對應的訊號的輸入裝置之一。觸碰屏幕面板利用於小型攜帶終端、產業用終端、數位資訊器件(Digital Information Device，DID)等非常廣泛的領域中。
先前揭示有各種類型的觸碰屏幕面板，但製程簡單且製造成本低廉的電阻方式的觸碰屏幕面板的利用最為廣泛。然而， 電阻方式的觸碰屏幕面板的透射率較低且需施加壓力，因此具有如下等問題點：使用較為不便，多觸碰及示意動作識別困難，發生偵測錯誤。
相反地，電容式觸碰屏幕面板具有透射率較高、可識別輕觸碰且多觸碰及示意動作的識別良好的優點，因此其市場逐漸擴大。
圖1表示先前的電容式觸碰屏幕面板的一例。參照圖1，於由塑膠或玻璃等製造的透明基板2的上下表面，形成有透明導電膜，於透明基板2的四角，分別形成有電壓施加用金屬電極4。上述透明導電膜包含銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)或銻錫氧化物(Antimony Tin Oxide，ATO)等透明金屬。而且，形成至上述透明導電膜的四角的金屬電極4由銀(Ag)等電阻率較低的導電性金屬印刷而形成。於上述金屬電極4的周邊形成電阻網。上述電阻網為了向上述透明導電膜的整個表面均勻地發送控制訊號，形成為線性圖案(Linearization Pattern)。而且，於包含金屬電極4的透明導電膜的上部塗敷保護膜。
於如上所述的電容式觸碰屏幕面板中，若對上述金屬電極4施加高頻交替電壓，則該電壓向透明基板2的整個面擴散。此時，若利用手指8或導電性觸碰輸入單元輕輕觸碰透明基板2的上表面的透明導電膜，則會有固定量的電流流入至體內，由內置於控制器6的電流感測器感知電流的變化，運算分別來自四個金屬電極4的電流量而識別觸碰點。
然而，如圖1的電容式觸碰屏幕面板為偵測微小電流的方式，需要高價的偵測裝置，因此具有如下問題點：價格上升，難以實現識別多個觸碰的多觸碰。
為了克服此種問題點，最近主要使用如圖2的電容式觸碰屏幕面板。圖2的觸碰屏幕面板包含：橫向線性觸碰偵測感測器5a及縱向線性觸碰偵測感測器5b；觸碰驅動積體電路(Integrated Circuit，IC)7，其對觸碰訊號進行分析。此種觸碰屏幕面板為偵測形成至線性觸碰偵測感測器5與手指8之間的電容大小的方式，對橫向線性觸碰偵測感測器5a及縱向線性觸碰偵測感測器5b進行掃描而偵測訊號，因此可識別多個觸碰點。
然而，如上所述的觸碰屏幕面板於安裝至如LCD的顯示裝置上而使用時，因雜訊而產生難以偵測訊號的現象。例如，LCD使用共通電極，視情形而對該共通電極施加交替的共通電壓Vcom。而且，共通電極的共通電壓Vcom於偵測觸碰點時，作為雜訊而發揮作用。
圖3表示於LCD上設置先前的電容式觸碰屏幕面板的實施方式。顯示裝置200具有如下構造：於下側的薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)基板205與上側的彩色濾光片215之間封入液晶而形成液晶層210。為了封入液晶，TFT基板205與彩色濾光片215藉由密封劑230而於其等的外圍部接合。雖未圖示，但於液晶面板的上下附著偏光板，除此之外，亦設置背光單元(Back Light Unit，BLU)。
如圖所示，於顯示裝置200的上部設置觸碰屏幕面板。觸碰屏幕面板具有於基板1的上表面放置有上述線性觸碰偵測感測器5的構造。於基板1上，附著用以保護線性觸碰偵測感測器5的保護面板3。觸碰屏幕面板以如雙面膠(Double Adhesive Tape，DAT)等的附著構件9為介質而接著至顯示裝置200的邊緣部，與顯示裝置200之間形成空隙9a。
於此種構成中，在產生如圖3的觸碰的情形時，手指8與線性觸碰偵測感測器5之間形成如Ct的電容。然而，如圖所示，於線性觸碰偵測感測器5與形成於顯示裝置200的彩色濾光片215的下表面的共通電極220之間亦形成如共通電極電容Cvcom的電容，因圖案之間的電容耦合或製程因素等產生的未知的寄生電容即Cp亦作用於線性觸碰偵測感測器5。因此，構成如圖4的等效電路的電路。
此處，先前的觸碰屏幕面板偵測觸碰電容即Ct的變化量而識別觸碰，如Cvcom及Cp的成分於Ct的偵測中作為雜訊而發揮作用。特別是，亦存在產生於圖案與顯示裝置之間的共通電極電容Cvcom比觸碰電容即Ct大十倍以上的情形，故而存在因Cvcom而觸碰感度下降的問題。
本發明是為了解決如上所述的先前的觸碰屏幕面板的問題點 而提出者，其目的在於提供一種對形成至連接於觸碰偵測部的感測墊與鄰接於感測墊的非感測墊之間且之前作為寄生電容器而進行動作的感測等效電容器的一側施加交替的驅動電壓，於如手的觸碰輸入單元與感測墊之間形成觸碰電容時，利用根據觸碰電容的大小而由觸碰偵測部偵測到的電壓產生差異的現象獲得觸碰訊號，藉此將寄生電容的影響最小化，穩定地獲得觸碰訊號的電容式觸碰偵測單元及偵測方法。
根據本發明的電容式觸碰訊號偵測裝置的一方面，其偵測如人體的手指或類似於手指的導電體的觸碰輸入單元是否觸碰包含矩陣形態的多個觸碰偵測感測器的觸碰面板，上述電容式觸碰訊號偵測裝置的特徵在於：包含觸碰驅動IC(TDI：Touch Drive IC)，其偵測有無因上述觸碰輸入單元的接近發生的觸碰，上述觸碰驅動IC利用形成至上述觸碰偵測感測器中的至少一個以上的感測墊(sensing pad)與非感測墊(non-sensing pad)之間的至少一個以上的感測等效電容器(sensing equivalent capacitor)Ceq判斷有無上述觸碰。
較佳為，特徵在於：上述感測墊為於第1時點藉由上述觸碰驅動IC而執行觸碰偵測的墊，上述非感測墊為不於上述第1時點藉由上述觸碰驅動IC而執行觸碰偵測的墊， 上述感測墊與上述非感測墊隨時間可變。
較佳為，特徵在於：上述感測等效電容器Ceq為產生於將上述感測墊與上述觸碰驅動IC連接的感測墊訊號線、與將上述非感測墊與上述觸碰驅動IC連接的非感測墊訊號線間的多個線間電容器。
較佳為，特徵在於：上述感測等效電容器的大小藉由將上述感測墊充電為第1電壓且對上述非感測墊施加第2電壓而確定。
較佳為，特徵在於：上述第1電壓及上述第2電壓為直流電壓、交替電壓、或組合有直流電壓與交替電壓的形態，上述第1電壓與上述第2電壓具有不同的電位而產生電位差。
較佳為，特徵在於：將上述第2電壓施加至除上述感測墊以外的所有上述非感測墊而使上述觸碰面板以全驅動狀態(FULL驅動)進行動作。
較佳為，特徵在於：上述非感測墊中的一部分連接至上述第2電壓，上述非感測墊中的一部分連接至直流(Direct Current，DC)電源或保持浮動(floating)狀態而使上述觸碰面板以塊驅動(BLOCK驅動)狀態進行動作。
較佳為，特徵在於：上述觸碰驅動IC的觸碰偵測是根據因上述觸碰輸入單元接 近上述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容Ct時的電壓Vsensortouch、與不產生上述觸碰電容時的電壓Vsensornontouch之差而執行。
較佳為，特徵在於：因上述觸碰輸入單元接近上述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容Ct時的電壓Vsensortouch及不產生上述觸碰電容時的電壓Vsensornontouch與上述感測等效電容器的大小成正比。
較佳為，特徵在於：因上述觸碰輸入單元接近上述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容Ct時的電壓Vsensortouch與上述觸碰電容Ct的大小成反比。
較佳為，特徵在於：上述第2電壓為交替電壓，上述觸碰驅動IC偵測有無觸碰是與上述第2電壓自高位準降至低位準的時間(Ft：falling time)同步化而執行。
較佳為，特徵在於：於上述觸碰驅動IC中，在求出因上述觸碰輸入單元接近上述觸碰偵測感測器產生觸碰電容Ct時的電壓Vsensortouch時，上述第1電壓的大小大於上述第2電壓的大小，或大於上述第2電壓的高值與上述第2電壓的低值之差。
較佳為，特徵在於：於上述觸碰驅動IC中，在求出不產生觸碰電容時的電壓Vsensornontouch時，上述第1電壓的大小大於上述第2電壓的大小，或大於上述第2電壓的高值與上述第2電壓的低值之差。
較佳為，特徵在於：上述第1電壓及上述第2電壓為交替電壓，上述第1電壓與上述第2電壓為反相位。
較佳為，除上述感測墊以外的所有上述非感測墊保持DC電位或浮動(floating)狀態，上述DC電位包含零(0)伏特。
較佳為，特徵在於：上述感測墊為位於列[j]的多個觸碰偵測感測器；此處，列[j]保持列[1]列[j]列[m]的關係，列[1]表示定位有位於距上述觸碰驅動IC最遠距離的觸碰偵測感測器的第1列，列[m]表示定位有位於距上述觸碰驅動IC最短距離的觸碰偵測感測器的第m列。
較佳為，特徵在於：上述感測墊為位於列[j]的多個觸碰偵測感測器，上述非感測墊為位於列[1]與列[j-1]之間的至少一個以上的列的多個觸碰偵測感測器，或位於列[j+1]與列[m]之間的至少一個以上的列的多個觸碰偵測感測器；此處，列[j]保持列[1]列[j]列[m]的關係，列[1]表示定位有位於距上述觸碰驅動IC最遠距離的觸碰偵測感測器的第1列，列[m]表示定位有位於距上述觸碰驅動IC最短距離的觸碰偵測感測器的第m列。
較佳為，特徵在於： 位於上述列[j]的觸碰偵測感測器中的一部分包含感測-非感測墊，上述感測-非感測墊為位於上述列[j]的非感測墊。
較佳為，特徵在於：上述感測墊及上述非感測墊以列為單位可變。
較佳為，特徵在於更包含：確定上述非感測墊的列(row)數的單元；及確定存在上述非感測墊的位置的單元。
較佳為，特徵在於：上述位於列[j]的觸碰偵測感測器分為多個子集而進行掃描，上述子集包含至少一個以上的觸碰偵測感測器。
較佳為，上述子集包括包含偶數行的觸碰偵測感測器的第1子集、及包含奇數行的觸碰偵測感測器的多個第2子集。
較佳為，特徵在於：上述子集包含兩個子集，第1子集為以中央列為基準而位於左側的觸碰偵測感測器，第2子集為位於上述中央行的觸碰偵測感測器。
較佳為，特徵在於：位於上述列[j]的觸碰偵測感測器中的一部分包含感測-非感測墊，上述感測-非感測墊為位於上述列[j]的非感測墊， 施加至上述非感測墊的上述第2電壓為交替電壓，施加至上述感測-非感測墊的交替電壓與上述第2電壓為反相位。
較佳為，特徵在於：僅對上述感測-非感測墊的一部分施加與上述第2電壓為反相位的交替電壓。
較佳為，特徵在於：上述第2電壓為交替電壓，位於上述列[1]至列[j-1]及上述列[j+1]至列[m]中的至少一個以上的列的非感測墊分為第1相位的第1組及與上述第1相位為反相位的第2組。
較佳為，施加至位於上述列[j-1]的上述非感測墊及位於上述列[j+1]的上述非感測墊的上述第2電壓的交替電壓的相位、與施加至位於上述列[1]至列[j-2]的上述非感測墊及位於上述列[j+2]至列[m]的上述非感測墊的上述第2電壓的交替電壓的相位保持彼此為反相位的關係。
較佳為，特徵在於：上述非感測墊為位於上述列[j-1]及上述列[j+1]的多個觸碰偵測感測器，施加至上述非感測墊的上述第2電壓為交替電壓。
較佳為，特徵在於：除上述感測墊及上述非感測墊以外的所有觸碰偵測感測器保持DC電位或浮動(floating)狀態，上述DC電位包含零(0)伏 特或接地(ground)。
較佳為，特徵在於：於上述感測墊與上述非感測墊以列為單位可變時，若上述感測墊為位於列[1]的多個觸碰偵測感測器，則上述非感測墊為位於列[2]至列[m]之間的多個觸碰偵測感測器。
較佳為，特徵在於：若以定位有上述感測墊的列[1]為基準而將上述非感測墊確定為前方與後方各一列(row)，則定位有上述非感測墊的列分別為列[2]及列[m]。
較佳為，特徵在於：若以定位有上述感測墊的列[1]為基準而將上述非感測墊確定為前方與後方多個列(row)，則上述前方的列是指自位於中央的列位於上述列[m]之間的多個列，上述後方的列是指自上述列[2]位於定位於上述中央的列的多個列。
較佳為，特徵在於：於上述感測墊與上述非感測墊以列為單位可變時，若上述感測墊為位於列[m]的多個觸碰偵測感測器，則上述非感測墊為位於列[1]至列[m-1]之間的多個觸碰偵測感測器。
較佳為，特徵在於：若以定位有上述感測墊的列[m]為基準而將上述非感測墊設定為前方與後方各一列(row)，則定位有上述非感測墊的列分別為列[m-1]及列[1]。
較佳為，特徵在於：若以定位有上述感測墊的列[m]為基準而將上述非感測墊確定為前方與後方多個列(row)，則上述前方的列是指自位於中央的列位於上述列[m-1]之間的多個列，上述後方的列是指自上述列[1]位於定位有上述中央的列的多個列。
較佳為，若上述感測墊為位於列[1]的多個觸碰偵測感測器，則上述感測等效電容器包含與連接於位於定位有上述感測墊的第1行的下一行即第2行的多個觸碰偵測感測器的多個感測器訊號線的線間電容。
較佳為，特徵在於：上述位於第2行的上述觸碰偵測感測器的感測器訊號線以上述第2行的觸碰偵測感測器為基準而形成於左側及右側。
較佳為，特徵在於：形成於上述右側的感測器訊號線與上述觸碰驅動IC連接，形成於上述左側的感測器訊號線以與上述第1行的列[1]的感測器訊號線隔開固定間隔的方式配置而被施加上述第2電壓。
根據本發明的電容式觸碰訊號偵測方法的一方面，其偵測如人體的手指或類似於手指的導電體的觸碰輸入單元是否觸碰包含矩陣形態的多個觸碰偵測感測器的觸碰面板，上述電容式觸碰訊號偵測方法的特徵在於包含如下步驟：將上述觸碰偵測感測器中的至少一個以上的感測墊(sensing pad)充電為第1電壓的步驟；對上述觸碰偵測感測器中的至少一個以上的非感測墊(non-sensing pad)施加第2電壓的步驟；及於觸碰驅動IC(TDI：touch drive IC)中，利用形成至上述感測墊與上述非感測墊之間的至少一個以上的感測等效電容器(sensing equivalent capacitor)Ceq偵測有無因上述觸碰輸入單元的接近發生的觸碰的步驟。
較佳為，特徵在於：上述感測墊為於第1時點藉由上述觸碰驅動IC而執行觸碰偵測的墊，上述非感測墊為不於上述第1時點藉由上述觸碰驅動IC而執行觸碰偵測的墊，上述感測墊與上述非感測墊隨時間可變。
較佳為，特徵在於：上述感測等效電容器Ceq為產生於將上述感測墊與上述觸碰驅動IC連接的感測墊訊號線、與將上述非感測墊與上述觸碰驅動IC連接的非感測墊訊號線之間的多個線間電容器。
較佳為，特徵在於：上述感測等效電容器的大小藉由將上述感測墊充電為第1電壓且對上述非感測墊施加第2電壓而確定。
較佳為，特徵在於：上述第1電壓及上述第2電壓為直流電壓、交替電壓、或組合有直流電壓與交替電壓的形態，上述第1電壓與上述第2電壓 具有不同的電位而產生電位差。
較佳為，特徵在於：將上述第2電壓施加至除上述感測墊以外的所有上述非感測墊而使上述觸碰面板以全驅動狀態(FULL驅動)進行動作。
較佳為，特徵在於：上述非感測墊中的一部分連接至上述第2電壓，上述非感測墊中的一部分連接至DC電源或保持浮動(floating)狀態而使上述觸碰面板以塊驅動(BLOCK驅動)狀態進行動作。
較佳為，特徵在於：上述觸碰驅動IC的觸碰偵測根據因上述觸碰輸入單元接近上述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容Ct時的電壓Vsensortouch、與不產生上述觸碰電容時的電壓Vsensornontouch之差而執行。
較佳為，特徵在於：因上述觸碰輸入單元接近上述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容Ct時的電壓Vsensortouch及不產生上述觸碰電容時的電壓Vsensornontouch與上述感測等效電容器的大小成正比。
較佳為，特徵在於：因上述觸碰輸入單元接近上述觸碰偵測感測器產生觸碰電容Ct時的電壓Vsensortouch與上述觸碰電容Ct的大小成反比。
較佳為，特徵在於：上述第2電壓為交替電壓，上述觸碰驅動IC偵測有無觸碰是與上述第2電壓自高位準降 至低位準的時間(Ft：falling time)同步化而執行。
較佳為，特徵在於：於上述觸碰驅動IC中，在求出因上述觸碰輸入單元接近上述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容Ct時的電壓Vsensortouch時，上述第1電壓的大小大於上述第2電壓的大小，或大於上述第2電壓的高值與上述第2電壓的低值之差。
較佳為，特徵在於：於上述觸碰驅動IC中，在求出不產生觸碰電容時的電壓Vsensornontouch時，上述第1電壓的大小大於上述第2電壓的大小，或大於上述第2電壓的高值與上述第2電壓的低值之差。
較佳為，特徵在於：上述第1電壓及上述第2電壓為交替電壓，上述第1電壓與上述第2電壓為反相位。
較佳為，除上述感測墊以外的所有上述非感測墊保持DC電位或浮動(floating)狀態，上述DC電位包含零(0)伏特。
較佳為，特徵在於：上述感測墊為位於列[j]的多個觸碰偵測感測器；此處，列[j]保持列[1]列[j]列[m]的關係，列[1]表示定位有位於距上述觸碰驅動IC最遠距離的觸碰偵測感測器的第1列，列[m]表示定位有位於距上述觸碰驅動IC最短距離的觸碰偵測感測器的第m列。
較佳為，特徵在於：上述感測墊為位於列[j]的多個觸碰偵測感測器，上述非感測墊為位於定位於列[1]與列[j-1]之間的至少一個以上的列的多個觸碰偵測感測器，或位於定位於列[j+1]與列[m]之間的至少一個以上的列的多個觸碰偵測感測器；此處，列[j]保持列[1]列[j]列[m]的關係，列[1]表示定位有位於距上述觸碰驅動IC最遠距離的觸碰偵測感測器的第1列，列[m]表示定位有位於距上述觸碰驅動IC最短距離的觸碰偵測感測器的第m列。
較佳為，特徵在於：上述位於列[j]的觸碰偵測感測器中的一部分包含感測-非感測墊，上述感測-非感測墊為位於上述列[j]的非感測墊。
較佳為，特徵在於：上述感測墊與上述非感測墊以列為單位可變。
較佳為，特徵在於更包含：確定上述非感測墊的列(row)數的單元；及確定存在上述非感測墊的位置的單元。
較佳為，特徵在於：上述位於列[j]的觸碰偵測感測器分為多個子集而進列掃描，上述子集包含至少一個以上的觸碰偵測感測器。
較佳為， 上述子集包括包含偶數行的觸碰偵測感測器的第1子集、包含及奇數行的觸碰偵測感測器的多個第2子集。
較佳為，特徵在於：上述子集包含兩個子集，第1子集為以中央列為基準而位於左側的觸碰偵測感測器，第2子集為位於上述中央行的觸碰偵測感測器。
較佳為，特徵在於：上述位於列[j]的觸碰偵測感測器中的一部分包含感測-非感測墊，上述感測-非感測墊為位於上述列[j]的非感測墊，施加至上述非感測墊的上述第2電壓為交替電壓，施加至上述感測-非感測墊的交替電壓與上述第2電壓為反相位。
較佳為，特徵在於：僅對上述感測-非感測墊的一部分施加與上述第2電壓為反相位的交替電壓。
較佳為，特徵在於：上述第2電壓為交替電壓，位於上述列[1]至列[j-1]及上述列[j+1]至列[m]中的至少一個以上的列的非感測墊分為第1相位的第1組及與上述第1相位為反相位的第2組。
較佳為，施加至位於上述列[j-1]的上述非感測墊及位於上述列[j+1] 的上述非感測墊的上述第2電壓的交替電壓的相位、與施加至位於上述列[1]至列[j-2]的上述非感測墊及位於上述列[j+2]至列[m]的上述非感測墊的上述第2電壓的交替電壓的相位彼此保持反相位的關係。
較佳為，特徵在於：上述非感測墊為位於上述列[j-1]及上述列[j+1]的多個觸碰偵測感測器，施加至上述非感測墊的上述第2電壓為交替電壓。
較佳為，除上述感測墊及上述非感測墊以外的所有觸碰偵測感測器保持DC電位或浮動(floating)狀態，上述DC電位包含零(0)伏特或接地(ground)。
較佳為，特徵在於：於上述感測墊與上述非感測墊以列為單位可變時，若上述感測墊為位於列[1]的多個觸碰偵測感測器，則上述非感測墊為位於列[2]至列[m]之間的多個觸碰偵測感測器。
較佳為，特徵在於：若以定位有上述感測墊的列[1]為基準而將上述非感測墊確定為前方與後方各一列(row)，則定位有上述非感測墊的列分別為列[2]及列[m]。
較佳為，特徵在於：若以定位有上述感測墊的列[1]為基準而將上述非感測墊確定為前方與後方多個列(row)，則上述前方的列是指自位於中央 的列位於上述列[m]之間的多個列，上述後方的列是指自上述列[2]位於定位於上述中央的列的多個列。
較佳為，特徵在於：於上述感測墊與上述非感測墊以列為單位可變時，若上述感測墊為位於列[m]的多個觸碰偵測感測器，則上述非感測墊為位於列[1]至列[m-1]之間的多個觸碰偵測感測器。
較佳為，特徵在於：若以定位有上述感測墊的列[m]為基準而將上述非感測墊設定為前方與後方各一列(row)，則定位有上述非感測墊的列分別為列[m-1]及列[1]。
較佳為，特徵在於：若以定位有上述感測墊的列[m]為基準而將上述非感測墊確定為前方與後方多個列(row)，則上述前方的列是指自位於中央的列位於上述列[m-1]之間的多個列，上述後方的列是指自上述列[1]位於定位於上述中央的列的多個列。
較佳為，若上述感測墊為位於列[1]的多個觸碰偵測感測器，則上述感測等效電容器包含與連接於位於定位有上述感測墊的第1行的下一行即第2行的多個觸碰偵測感測器的多個感測器訊號線的線間電容。
較佳為，特徵在於：位於上述第2行的上述觸碰偵測感測器的感測器訊號線以上 述第2行的觸碰偵測感測器為基準而形成至左側及右側。
較佳為，特徵在於：形成於上述右側的感測器訊號線與上述觸碰驅動IC連接，形成於上述左側的感測器訊號線以與上述第1行的列[1]的感測器訊號線隔開固定間隔的方式配置而被施加上述第2電壓。
根據本發明的電容式觸碰訊號偵測及方法，對形成於感測墊與鄰接於感測墊的非感測墊之間的感測等效電容器施加交替的驅動電壓，根據因手指等的觸碰輸入賦予的觸碰電容的差異而偵測於觸碰偵測部產生電壓之差而獲得觸碰訊號，藉此具有將之前作為雜訊而發揮作用的產生於感測器訊號線之間的寄生電容反用作偵測觸碰訊號的單元的效果。
根據本發明的電容式觸碰訊號偵測及方法，具有可藉由調節施加於感測等效電容器的驅動電壓的大小而調節觸碰訊號的感度的效果。
1‧‧‧基板
2‧‧‧透明基板
3‧‧‧保護面板
4‧‧‧金屬電極
5‧‧‧線性觸碰偵測感測器
5a‧‧‧橫向線性觸碰偵測感測器
5b‧‧‧縱向線性觸碰偵測感測器
6‧‧‧控制器
7‧‧‧觸碰驅動IC
8、25‧‧‧手指
9‧‧‧附著構件
9a‧‧‧空隙
10‧‧‧觸碰偵測感測器
10a‧‧‧感測墊
10b‧‧‧非感測墊
12‧‧‧充電單元
12-1‧‧‧充電單元的輸出端
12-2‧‧‧充電單元的輸入端
14‧‧‧觸碰偵測部
14-1‧‧‧緩衝器
14-2‧‧‧放大器
14-3‧‧‧數位類比轉換器
14-4‧‧‧參考電壓
14-5‧‧‧類比數位轉換器
22、1700‧‧‧感測器訊號線
22a‧‧‧感測墊感測器訊號線
22b‧‧‧非感測墊感測器訊號線
22b-A、22b-B、22b-D、22b-E、22b-F、22b-G、22b-H、22b-I、22b-J‧‧‧非感測墊訊號線
24‧‧‧保護層
28‧‧‧記憶部
30‧‧‧觸碰驅動IC(TDI)
31‧‧‧驅動部
31-1、31-2、31-3、31-4、31-5、31a‧‧‧多工器
31b‧‧‧驅動電壓
33‧‧‧時序控制部
35‧‧‧訊號處理部
40‧‧‧CPU
42‧‧‧交替電壓產生部
46‧‧‧通訊部
47‧‧‧電源部
50‧‧‧觸碰屏幕面板
57‧‧‧附著構件
58‧‧‧空隙或接觸構件
200‧‧‧顯示裝置
205‧‧‧TFT基板
210‧‧‧液晶層
215‧‧‧彩色濾光片
220‧‧‧共通電極
230‧‧‧密封劑
400‧‧‧選擇訊號產生器
1310‧‧‧DC線
A、B、C‧‧‧選擇訊號
C1、C2、C3、C4‧‧‧線間電容
Cdrv‧‧‧電容器
Ceq‧‧‧線間等效電容/感測等效電容器/線間等效電容器/電容器
Cont‧‧‧接通/斷開控制端子
Col 1~Col 8‧‧‧行
Cp‧‧‧寄生電容/雜散電容電容器/寄生電容器/電容器
Ct‧‧‧觸碰電容/觸碰電容器/電容器
Cvcom‧‧‧共通電極電容/共通電極電容器/電容器
d‧‧‧間隔
Group 1~Group 5‧‧‧組
In‧‧‧輸入端子
Out‧‧‧輸出端子
P‧‧‧點
PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG、PH、PI、PJ‧‧‧情形
Rnt‧‧‧非感測墊的電阻成分
Row 1~Row 10‧‧‧列
Rt‧‧‧感測墊訊號線的電阻成分
Vcom‧‧‧共通電壓
Vdrv‧‧‧電壓
Vdata‧‧‧電壓
Vg‧‧‧控制電壓
Vh‧‧‧高電壓
Vl‧‧‧低電壓
Vlbl‧‧‧電壓
Vpre‧‧‧(預)充電電壓/(預)充電訊號/預充電位準
圖1是先前的觸碰屏幕面板的一例的立體圖。
圖2是先前的觸碰屏幕面板的另一例的俯視圖。
圖3是圖2的觸碰屏幕面板設置於顯示裝置上的例的剖面圖。
圖4是表示於圖3的觸碰屏幕面板偵測觸碰電容的等效電路 圖。
圖5是例示液晶顯示裝置的共通電壓波形的波形圖。
圖6是概略性地表示通常的三端子型開關元件的圖。
圖7是概略性地表示偵測觸碰輸入的原理的圖。
圖8是本發明的觸碰偵測裝置的基本電路圖。
圖9是更具體地表示圖8的等效電路的圖。
圖10是本發明的觸碰偵測感測器的構成的一例的剖面圖。
圖11是本發明的觸碰偵測感測器的構成的另一例的剖面圖。
圖12是表示對本發明的感測墊訊號線與非感測墊訊號線之間的感測等效電容器施加交替電壓的實施例的圖。
圖13是概略性地表示本發明的電容式觸碰訊號偵測裝置的構成圖。
圖14是表示本發明的電容式觸碰訊號偵測裝置包含多工器的一實施例的圖。
圖15是用以說明本發明的塊驅動的一實施例的圖。
圖16是用以說明本發明的塊驅動的另一實施例(循環(rotation)功能)的圖。
圖17是表示本發明的觸碰屏幕面板的一實施例的圖。
圖18是表示本發明的電容式觸碰訊號偵測裝置的另一實施例(再映射(RE-MAP))的圖。
圖19是表示圖18的再映射過程的圖。
圖20是表示儲存至本發明的記憶儲存裝置的再映射的結果 的圖。
以下，參照隨附圖式及實施例，詳細地對本發明的較佳的實施例進行說明。
首先，本發明是有關於一種電容式觸碰訊號偵測方法，即有關於一種與先前的觸碰偵測單元偵測因手指等的接觸產生的電容的大小的方式不同地，於對形成於處於對觸碰進行偵測中的感測墊與鄰接的非感測墊之間的感測等效電容器施加交替的驅動電壓時，利用因所賦予的觸碰電容之差而於偵測電壓中產生差異的現象對觸碰進行偵測的方式。
本案發明中的感測等效電容器不僅指形成於感測墊與鄰接的非感測墊之間的電容器，準確而言是指形成至和感測墊連接的訊號線與和非感測墊連接的訊號線之間的線間等效電容器。
本案發明中的全驅動方法(FULL驅動方法)是指對除至少一個以上的感測墊以外的所有非感測墊施加交替的驅動電壓而使該非感測墊參與觸碰偵測的驅動方法。
本案發明中的塊驅動方法(BLOCK驅動方法)為與全驅動方法對應的概念，指僅對非感測墊的一部分、特別是與感測墊鄰接的非感測墊施加交替的驅動電壓而使該非感測墊參與觸碰偵測的驅動方法。
本發明的觸碰偵測裝置對未發生觸碰時偵測到的電 壓、與因發生觸碰而賦予觸碰電容時偵測到的電壓的大小進行比較而利用兩個電壓之差偵測觸碰，可使寄生電容等的影響最小化，更穩定地獲得觸碰訊號。
本發明中所提及的顯示裝置是指LCD、PDP、OLED中的任一種，或其他顯示圖像的所有單元。
以上所列出的顯示裝置中的LCD為了驅動液晶而需要共通電壓Vcom。作為一例，於攜帶設備用中小型LCD中，為了減少消耗電流而使用共通電極的共通電壓以一個或多個閘極線為單位而交替的線反轉(Line inversion)方式。作為另一例，大型LCD的共通電極的共通電壓具有固定的DC位準，且使用點反轉(Dot Inversion)驅動方式。作為又一例，於面內切換模式的LCD的情形時，共通電極形成至LCD的TFT基板的一部分區域而藉由線反轉或點反轉驅動方式顯示圖像。於此種面內切換模式的LCD的情形時，背景(Back Ground)共通地形成至藉由背面ITO而露出於外部的彩色濾光片整體，為了阻斷靜電放電(Electro Static Discharge，ESD)而使該背景與接地訊號接地。
於本發明中，除如上所述般被施加共通電壓Vcom的電極以外，將於顯示裝置內共通地發揮作用的所有電極稱為“共通電極”，將施加至顯示裝置的共通電極的交替電壓、DC電壓、或按照不特定的頻率交替的形態的電壓稱為“共通電壓”。
本發明對手指或類似於手指的具有電特性的觸碰輸入單元的非接觸觸碰輸入進行偵測。此處，所謂“非接觸觸碰輸入” 是指如下情形：手指等觸碰輸入單元因存在於輸入單元與觸碰偵測感測器之間的基板而於與觸碰偵測感測器隔開特定距離的狀態下進行觸碰輸入。觸碰輸入單元可與基板的外表面接觸。然而，於該情形時，觸碰輸入單元與觸碰偵測感測器亦保持非接觸狀態。因此，手指對觸碰偵測感測器的觸碰行為能夠以“接近”一詞表達。另一方面，可呈手指接觸基板的外表面的狀態，因此手指對基板的觸碰行為能夠以“接觸”一詞表達。於本說明書中，“接近”與“接觸”通用。
又，以下所說明的如“~部”的構成是執行特定功能的單位功能要素(Unit Function Element)的集合體，例如某個訊號的放大器為單位功能要素，放大器及訊號轉換器集合而成的集合體可命名為訊號轉換部。又，“~部”可包含於更大的構成要素或“~部”中，或者包含更小的構成要素及“~部”。又，“~部”亦可自身具有單獨的中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)。
於以下的圖式中，為了明確表示多個層及區域而放大表示厚度及區域。於整篇說明書中，對類似部分使用相同的符號。於記載為層、區域、基板等部分處於另一部分“上”或“上表面”時，不僅包含處於另一部分的“正上方”的情形，而且亦包含於其等中間具有又一部分的情形。相反地，於記載為某個部分處於另一部分的“正上方”時，意為中間不具有其他部分。
又，本說明書中所記載的“訊號”若未特別提及，則統 稱電壓或電流。
又，於本說明書中，“電容(capacitance)”表示物理大小，以與“電容”相同的含義來使用。另一方面，“電容器”是指具有物理大小即電容的元件(element)。於本發明中，補償電容器Cbal如製作於觸碰驅動IC的內部者般根據所設計的值而藉由製程製作，亦如製作於按照任意距離平行的兩個感測器訊號線之間的本說明書的線間電容器般自然地產生。於本說明書中，不分直接製作的電容器及自然形成的電容器而均命名為“電容器”。
於本說明書中，用作電容器記號的符號C用作指代電容器的符號，又，表示電容器的大小即電容。例如，C1為指稱電容器的符號，又，亦意味著該電容器的大小即電容為C1。
又，於本說明書中，“施加(forcing)訊號(signal)”的含義為保持某種狀態的訊號的位準(Level)改變。例如，對開關元件的接通/斷開控制端子施加訊號的含義為現有的低(Low)位準電壓改變為高(Hi)位準。
又，於本說明書中，觸碰偵測感測器10包含感測墊10a及非感測墊10b。感測墊10a為多個觸碰偵測感測器10中的為了偵測觸碰而連接於觸碰偵測部14的觸碰偵測感測器10，非感測墊10b為不執行觸碰偵測且未連接至觸碰偵測部14的觸碰偵測感測器10。
感測墊10a於觸碰偵測結束後成為非感測墊10b，按照 事先設定的順序而任意的非感測墊10b轉換為感測墊10a。因此，感測墊與非感測墊並不固定，按照事先設定順序而依序確定。分時方法(Tine Sharing Technique)為設定感測墊與非感測墊的順序的一實施例。
又，於本說明書中，偵測觸碰或觸碰訊號的含義相同，意味著偵測於如手指的導電體未接觸或接近觸碰偵測感測器10而未形成觸碰電容Ct時由觸碰偵測部偵測到的電壓、與藉由在如手指的導電體與觸碰偵測感測器對向時形成的觸碰電容Ct而由觸碰偵測部偵測到的電壓之差。
又，於本說明書中，將觸碰驅動IC(Touch Drive IC)簡稱為TDI而使用。
又，於本說明書中，預充電與充電、以及預充電電壓與充電電壓以相同的含義來使用。
又，於本說明書中，感測墊10a不僅指感測墊10a其本身，而且指包含與感測墊10a連接的感測器訊號線，相同地，非感測墊10b亦不僅指非感測墊10b其本身，而且指包含與非感測墊10b連接的非感測墊訊號線。
又，本說明書中所使用的行與列為表示與感測墊或感測器訊號線的排列相關的方向性的用語，行(COLumn)為感測器訊號線聚集成束形成而朝向TDI 30的方向，列(Row)為與行方向成直角的方向。本案發明中的行方向與列方向並非以絕對性的含義來使用，而是表示可根據TDI的配置位置或因其他因素而發生 變化的方向性的用語。
圖6是概略性地表示於本發明中用作充電單元的一例的開關元件中的三端子型開關元件的圖。參照圖6，三端子型開關元件通常具備接通/斷開控制端子Cont、輸入端子In、輸出端子Out三個端子。
接通/斷開控制端子Cont是對開關元件的接通/斷開進行控制的端子，若對該端子施加特定的電壓或電流，則施加於輸入端子In的電壓或電流以電壓或電流形態自輸出端子Out輸出。
於對本發明的具體實施例進行說明前，參照圖7簡略地對形成觸碰電容及線間電容(Capacitance between lines)的原理進行說明。
於圖7的例示中，假設於手指25或類似於手指的觸碰單元接近觸碰偵測感測器10時，觸碰偵測感測器10與手指25以間隔“d”隔開，且具有對向面積“A”。於是，如圖7的右側等效電路及數學式所示，於手指25與觸碰偵測感測器10之間形成電容“C”。於本說明書中，將形成於手指25與觸碰偵測感測器10之間的電容稱為觸碰電容或觸碰電容Ct。
又，於圖7的例示中，在代替手指25與觸碰偵測感測器10而兩根平行的訊號線以間隔“d”隔開且具有對向面積“A”時，於兩個訊號線之間亦形成圖7的等效電路及數學式所示的線間電容C。
當訊號線由ITO或金屬物質製成時，將該物質的塗佈厚 度與兩根訊號線的對向長度相乘所得的值成為兩根平行的訊號線的對向面積，兩根對向訊號線相隔的程度成為隔開距離。於本發明中，在兩根訊號線之間形成光學透明黏著劑(Optically Clear Adhesive，OCA)或空氣層，因此於圖7的數學式中，介電常數可應用OCA或空氣的介電常數。
圖8是表示本發明的觸碰偵測單元的基本構造的電路圖。參照圖8，根據本發明而特殊化的觸碰偵測單元包含充電單元12、觸碰偵測感測器10、感測器訊號線22、共通電極電容器Cvcom、雜散電容電容器Cp及觸碰偵測部14而構成。
充電單元12是向連接於觸碰偵測部14的所有電容器供給預充電訊號(或充電訊號)即Vpre，藉由施加於命名為“Cont”的“接通/斷開控制端子”的斷開(Turn Off)訊號斷開而將輸出端12-1設為高阻抗的開關元件，或根據控制訊號而供給訊號的運算放大器(Operational Amplifier，OP-AMP)等線性元件。
如圖8的實施例，於使用三端子型開關元件作為充電單元12的情形時，可利用供給至接通/斷開控制端子的控制訊號及供給至輸入端12-2的訊號Vpre，於需要的時點將適當的充電電壓供給至連接於充電單元12的輸出端12-1的所有電容器。
充電電壓可使用包含零伏特(Zero Volt)的DC電壓、如矩形波、三角波或正弦波(Sine Wave)般交替的交流(Alternating Current，AC)電壓、或結合有DC及AC電壓的形態的電壓。
觸碰偵測感測器10包含：感測墊(Sensing Pad)10a， 其連接至觸碰偵測部14而偵測觸碰訊號；及非感測墊(Non Sensing Pad)10b，其未連接至觸碰偵測部14且不偵測觸碰訊號。
感測墊10a與非感測墊10b並不固定，若相同的觸碰偵測感測器10為了藉由分時方法(Time Sharing)進行觸碰偵測而連接至觸碰偵測部14，則稱為感測墊10a，若遠離觸碰偵測部14，則稱為非感測墊10b。因此，根據任意的觸碰偵測感測器10是否與觸碰偵測部14連接而區分為感測墊或非感測墊。
於圖8的實施例中，假設一個觸碰偵測感測器10依次成為感測墊，剩餘部分為非感測墊的情形，該情形為標記為“PC”的觸碰偵測感測器10作為感測墊10a而進行動作，剩餘部分均為非感測墊的情形(FULL驅動的實施例)。
於標記為“PC”的感測墊進行動作前的時點，標記為“PB”的觸碰偵測感測器發揮感測墊的作用，於標記為“PC”的感測墊進行動作後，標記為“PD”的觸碰偵測感測器的作用自非感測墊變更為感測墊。藉由下文將述的圖13的時序控制部33的介入而執行如上所述的觸碰偵測感測器10向感測墊及非感測墊的切換。
利用圖8的一個感測墊的觸碰訊號偵測法為方便起見而導出的實施例，實際上多個觸碰偵測感測器可同時作為感測墊而進行動作。
於圖8中，若預充電電壓Vpre施加至感測墊訊號線22a及符號為PC的感測墊10a，與感測墊10a鄰接的符號為PB、PD、 PF的非感測墊及與該符號為PB、PD、PF的非感測墊連接的非感測墊訊號線22b-B、22b-D、22b-F連接至與Vpre具有特定電位差的任一電壓Vlbl，則因圖7中所說明的原理而於感測墊10a與非感測墊22b之間形成電容。
具體而言，對感測墊訊號線22a及感測墊10a施加具有特定電位的Vpre，連接於Vlbl的非感測墊訊號線22b-B與感測墊訊號線22a具有特定的對向距離及對向面積，因此因圖7中所說明的原理而於彼此間形成具有稱為C1的電容的線間電容(Capacitance between lines)，因相同的原理而於感測墊訊號線22a與非感測墊訊號線22b-D之間形成稱為C2的線間電容，亦因相同的原理而於感測墊(PC)10a與對向的非感測墊訊號線22b-F之間形成線間電容C3。
參照下文將述的<數學式1>或<數學式2>，之前此種線間電容C1、C2及C3發揮寄生電容器Cp作用而起到使觸碰感度下降的雜訊作用。
然而，於本發明中，反用線間電容器而用於偵測觸碰訊號，因此具有如下多個提高感度的效果：於數學式1或數學式2中減少Cp而提高觸碰感度，使減少的Cp即線間電容位於數學式1或數學式2的分子而提高觸碰感度。
另一方面，如C4般即便於感測墊訊號線22a與非感測墊訊號線22b-A之間存在非感測墊訊號線22b-B，亦形成線間電容。於本說明書中，將如C1至C3般於感測墊訊號線22a與非感 測墊訊號線之間形成線間電容的情形稱為一次線間電容，將如C4般於感測墊訊號線22a與非感測墊訊號線之間存在一個或多個非感測墊訊號線的狀態下形成的電容定義為二次線間電容。
因此，於感測墊10a及感測墊訊號線22a形成多個二次線間電容。若亦將二次線間電容用於觸碰偵測，則觸碰感度提高，因此較佳為將用以形成二次線間電容的所有非感測墊訊號線連接至用於形成一次線間電容的Vlbl。將此種方法定義為“全驅動方法(FULL驅動方法)”。
如下所述，存在為了形成二次線間電容而僅使用非感測墊的一部分的情形，將該情形定義為“塊驅動方法(BLOCK驅動方法)”。用以形成二次線間電容的非感測墊訊號線亦可連接至並非為Vlbl的其他電位，但為了簡化電路，較佳為共用Vlbl。
為了簡化電路或使觸碰感度弱化，亦可將產生二次線間電容的非感測墊訊號線(於圖8的實施例中為如22b-A或22b-E的訊號線)保持為浮動或高阻抗狀態，因此不會於浮動的非感測墊訊號線與感測墊訊號線之間產生二次線間電容。TDI具有如下單元：產生二次線間電容，確定以特定電位連接感測墊訊號線22a與鄰接的非感測墊訊號線22b、或是保持為浮動或高阻抗狀態。連接至非感測墊訊號線22b的電壓Vlbl為包含0(zero)V的DC電位或AC電壓。
於本說明書中，所謂鄰接(Closed)的用語適用於以感測墊訊號線為基準而形成一次線間電容的非感測墊訊號線，亦適 用於形成二次線間電容的非感測墊訊號線。
於圖8的感測墊10a共通連接有一次線間電容(C1至C3)及二次線間電容，因此可將其等全部表示為一個等效電容器，若將該等效電容器稱為線間等效電容器Ceq，則可將圖8表示為如圖9的等效電路。
另一方面，線間等效電容器Ceq具有如下特徵。
1.對向的感測器訊號線22a與感測器訊號線22b的對向長度越長則對向面積越廣，因此線間等效電容Ceq越大。因此，越為遠離TDI的感測墊10a，則線間等效電容Ceq越大。
2.可根據對向的感測器訊號線22a與感測器訊號線22b的對向距離而調整線間等效電容Ceq的大小。對向距離為對向的感測器訊號線22a與感測器訊號線22b之間的寬度(Width)，因此可藉由設計而變更線間等效電容Ceq的大小。
參照圖9，於感測墊10a與鄰接的非感測墊10b之間形成線間等效電容器Ceq，非感測墊10b連接於任意的電壓Vlbl。又，圖9的非感測墊10b及非感測墊訊號線22b是將於圖8中形成一次線間電容及二次線間電容的多個非感測墊及非感測墊訊號線表示為一個等效非感測墊10b及等效非感測墊訊號線22b。於圖8中，在除感測墊10a以外的所有非感測墊訊號線22b連接驅動電壓Vlbl，因此於圖9中亦於非感測墊訊號線22b連接電壓Vlbl。
因此，雖於圖9中表示為於一個非感測墊訊號線22b連接有Vlbl，但實際上是於產生一次或二次線間電容的多個非感測 墊訊號線連接有Vlbl。
Vlbl為於施加預充電電壓Vpre時施加至非感測訊號線22b的一側的電壓，具體而言，是用以與預充電電壓相互作用而形成線間等效電容Ceq的電壓。為了偵測觸碰訊號，對非感測訊號線22b施加交替的Vlbl。
充電單元12的輸出端12-1、及和輸出端12-1連接的所有電容器與觸碰偵測部14連接。緩衝器(Buffer)14-1是構成觸碰偵測部14的構件之一，輸入端具有高阻抗(Hi Impedance，以下稱為Hi-z)特性。若充電單元12的輸出端12-1以Hi-z狀態連接至觸碰偵測部14的Hi-z輸入端，則連接於充電單元的輸出端12-1與緩衝器14-1之間的所有電容器Ceq、Ct、Cvcom、Cp亦成為Hi-z狀態。
如下所述，根據連接感測墊10a的感測墊訊號線22a的長度而Ceq的大小不同，因此充電時間亦根據感測墊的位置而改變。於將充電時間確定為一個固定時間時，僅可確定為充電時間最長的時間，因此具有觸碰偵測時間變慢的缺點。
因此，TDI具有可確定充電時間的單元。充電時間確定為充電單元12的接通時間。
於圖9的實施例中，例示充電單元12的輸出端12-1直接連接至緩衝器14-1的情形，但可使用金屬氧化物半導體(Metal Oxide Semiconductor，MOS)的閘極(gate)或TFT的閘極等輸入為Hi-z狀態的所有元件來代替緩衝器14-1。將充電單元12的 輸出端12-1及觸碰偵測部14設為Hi-z狀態的原因在於，於Hi-z狀態下無孤立的電荷的放電路徑，因此長時間保持形成於圖9的P點的電壓大小而容易偵測電壓大小。
自緩衝器14-1輸出的訊號輸入至放大器14-2。於根據有無觸碰而於圖9的P點偵測到的電壓的變化量較小的情形時，較佳為使用放大器14-2放大訊號。於放大器中可使用數位類比轉換器(Digital to analog converter，DAC)14-3，DAC是利用參考電壓14-4而產生。
又，由觸碰偵測部14偵測且被放大的訊號為了傳輸至圖13的訊號處理部35，可經由類比數位轉換器(Analog to Digital Converter，ADC)14-5。此種ADC轉換器14-5可使用一個或多個，若使用多個則可實現更快的訊號處理。
雖未於圖9中表示，但可於表示於觸碰偵測部14內的多個功能部之間使用濾波器(filter)。例如，可於緩衝器14-1的前端(Previous stage)使用濾波器，亦可將濾波器用作放大器14-2的前端或放大器的構件中的一部分。此種濾波器可使用帶寬低通濾波器(Bandwidth Low Pass Filter)、帶寬高通濾波器(Bandwidth High Pass Filter)、干擾截止濾波器(Grass Cut Filter)、排序濾波器(Ranking Filter)、利用斬波(Chopping)的平均濾波器(Average Filter)等各種濾波器。
觸碰偵測感測器10由透明導電體或金屬(Metal)形成。於觸碰偵測感測器10設置至顯示裝置上而形成為透明導電體的情 形時，透明導電體由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、銻錫氧化物(Antimony Tin Oxide，ATO)、奈米碳管(Carbon Nano Tube，CNT)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)等導電性透明物質或類似於此的具有導電特性的透明物質形成。
於觸碰偵測感測器10用作並非如顯示裝置般使用的觸碰鍵盤、冰箱或監控器等的觸碰按鍵的情形時，觸碰偵測感測器10亦可由金屬(metal)等非透過物質形成。
感測器訊號線22是將於對觸碰偵測感測器10接近如手指25的觸碰單元時形成的觸碰電容的一極(Polarity)連接至觸碰偵測部14的訊號線(Signal Line)，可使用與觸碰偵測感測器10相同的遮罩(mask)由導電性透明物質形成。
於某種情形時，感測器訊號線22亦可使用與觸碰偵測感測器10為異質(different)的遮罩由金屬等非透過物質形成。感測器訊號線22以Rt表示電阻的大小，將非感測墊10b的電阻的大小表示為Rnt。
此種電阻成分於偵測觸碰訊號時作為引起訊號的延遲的因素而發揮作用，因此越小越佳。因此，與遠離TDI配置的觸碰偵測感測器10連接的感測器訊號線22為了降低電阻，較佳為使其寬度變寬，接近TDI配置的觸碰偵測感測器10的感測器訊號線22的寬度較窄，故而即便電阻增加，絕對電阻值亦較小，因此較佳為使接近TDI配置的觸碰偵測感測器10的感測器訊號線22的寬度變窄而使供感測器訊號線通過的路徑的寬度變窄。
如上所述，於本發明中，可根據觸碰偵測感測器10的位置而不同地形成感測器訊號線的寬度。
圖8至圖9的共通電極電容器Cvcom為於觸碰偵測感測器10與顯示裝置的共通電極對向時形成的電容，一側連接至觸碰偵測部14，另一側連接至顯示裝置的共通電壓。
此時，可與顯示裝置的共通電壓直接連接而施加，但大部分亦可藉由玻璃或空氣等介質電磁性地誘導而施加。
再次參照圖9，若人體的手指25按照固定間隔接近觸碰偵測感測器10，則於手指25與觸碰偵測感測器10之間形成稱為“Ct”的觸碰電容Ct。Ct是藉由圖7的關係式而設定的值，可藉由調節如手指25的觸碰單元與觸碰偵測感測器10的間隔、對向面積等而調整。
例如，若使觸碰偵測感測器10的面積變廣，則根據圖7的關係式而Ct亦變大。相反地，藉由較小地構成觸碰偵測感測器10的面積而Ct變小。作為一實施例，Ct可設計為數fF(femto Farada)至數十μF(micro Farad)。
圖9的Cp是寄生電容器，且是形成於TDI內部，於構成TDI的半導體與封裝體(Package)的打線接合(wire bonding)等中形成的寄生電容器的等效電路。
寄生電容器可包含接地彼此不同的多個寄生電容器Cp，於本說明書中，僅假設一個接地而僅表示連接於此的一個寄生電容器。
再次參照圖9，對充電單元12的輸入端12-2施加預充電電壓(Pre charge Voltage)即Vpre，於藉由施加至接通/斷開控制端子cont的控制電壓Vg而作為充電單元12的開關元件接通(Turn on)時，預充電電壓Vpre藉由輸出端12-1而輸出。因此，連接於充電單元12的輸出端12-1的所有電容器被充電為預充電電壓Vpre。
作為一實施例，若於Vpre為3V且Vg自0V(Zero Volt)變為10V時作為充電單元12的開關元件接通，則於開關元件接通後，形成於偵測觸碰中的感測墊10a與手指25之間的觸碰電容器Ct、線間等效電容器Ceq、寄生電容器Cp、共通電極電容Cvcom的電位以連接於各電容的一側的接地電位為基準而為3V。
例如，若將共通電壓即Vcom設為4V，則於圖9的P點的電位為3V時，共通電極電容Cvcom的電位為3V是指以共通電壓Vcom為4V時為基準而為3V。即，共通電極電容Cvcom的電位是指與共通電壓之差。
於對圖9的P點進行充電後，若將充電單元12的控制電壓Vg自10V降至0V而使充電單元12斷開，則觸碰偵測部即P點成為Hi-z，P點的電荷孤立，因此若對線間等效電容器Ceq施加交替的電壓，則於P點偵測到的電壓的大小與施加於線間等效電容器Ceq的交替的電壓的大小成正比，與連接於P點的電容具有相關關係。
圖10是表示本發明的觸碰偵測感測器的構成的一例的 剖面圖，圖11是表示本發明的觸碰偵測感測器的構成的另一例的剖面圖。圖10例示觸碰偵測感測器10安裝至與顯示裝置單獨形成的基板上的情形，圖11例示觸碰偵測感測器10安裝於顯示裝置內的情形。若參照圖10及圖11而對共通電極電容器Cvcom的形成關係進行說明，則如下。
如圖10所示，顯示裝置200具有共通電極220。於AMOLED或PDP的情形時，雖不具有為了顯示圖像而被賦予功能的共通電極，但形成AMOLED的TFT基板或PDP的驅動基板上所形成的各種電位，以及於與該AMOLED的TFT基板或PDP的驅動基板對向的觸碰偵測感測器10之間形成圖8至圖9的Cvcom，因此包含形成於AMOLED的TFT基板或PDP的驅動基板的各種電位的假想電位亦命名為共通電極。
顯示裝置200可為之前所提及的各種形態的顯示裝置，共通電極220可為LCD的Vcom電極或其他類型的電極。圖10的實施例例示顯示裝置中的LCD。
圖10所示的顯示裝置200具有如下構造：於下側的TFT基板205與上側的彩色濾光片215之間封入液晶而形成液晶層210。為了封入液晶，TFT基板205與彩色濾光片215藉由密封劑230而於其等的外圍部接合。雖未圖示，但於液晶面板的上下附著偏光板，除此之外，亦可一同設置背光單元(Back Light Unit，BLU)、及構成增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)的光學片。
如圖所示，於顯示裝置200的上部設置觸碰屏幕面板50。於圖10的例示中，觸碰屏幕面板50於其外圍部以如雙面膠(Double Adhesive Tape，DAT)等的附著構件57為介質而附著至顯示裝置200的上部。而且，於觸碰屏幕面板50與顯示裝置200之間形成空隙58或以接觸構件58填充。接觸構件58是透過性矽、光學透明黏著劑(Optically Clear Adhesive，OCA)、或接著性樹脂(Resin)等使觸碰屏幕面板50與顯示裝置200附著的素材。
對顯示裝置200的共通電極220施加用以顯示圖像的共通電壓位準，共通電壓為DC或按照特定頻率交替固定振幅的電壓。例如，進行線反轉的小型LCD的共通電極220的共通電壓如圖5般交替，進行點反轉的筆記型電腦或監控器/電視(TeleVision，TV)等的LCD被施加固定大小的電壓即DC位準的共通電壓。
如圖所示，於觸碰偵測感測器10與顯示裝置200的共通電極220之間形成共通電極電容器Cvcom，於觸碰偵測感測器10與手指25之間形成觸碰電容Ct。如上所述，於觸碰偵測感測器10中一同形成共通電極電容Cvcom及觸碰電容Ct。
另一方面，圖式中未進行說明的符號24為用以保護觸碰偵測感測器10的保護層24，使用玻璃、塑膠、乙烯樹脂(vinyl)或布(cloth)等。
圖11是觸碰偵測感測器的構成的另一例，且是於顯示裝置內置有觸碰偵測感測器10的情形的實施例。參照圖11，觸碰 屏幕面板50可形成於顯示裝置的一部分即彩色濾光片215的上表面。如圖所示，於彩色濾光片215的下部形成有共通電極220，於彩色濾光片的上表面圖案化(Patterning)有觸碰偵測感測器10。
於圖11的實施例中，以偏光板(Polarizer)代替保護層24。於圖11的實施例中，在共通電極220與觸碰偵測感測器10之間形成共通電極電容Cvcom，於觸碰偵測感測器10中一同形成共通電極電容Cvcom及觸碰電容Ct。
圖12是為了偵測觸碰訊號而對線間等效電容器Ceq施加交替電壓的實施例。
參照圖12，於充電單元12的輸出端12-1連接有形成於觸碰偵測感測器10與如手指25的導電體之間的電容器Ct、Ceq、Cvcom及Cp。
因此，若於接通充電單元12的狀態下對充電單元12的輸入端12-2施加預充電電壓Vpre，則Ceq、Ct、Cvcom及Cp被充電為預充電位準Vpre而觸碰偵測部14的輸入端的電位成為預充電位準Vpre。此後，當斷開充電單元12時，只要不另外使充入於四個電容器的訊號放電，則保持預充電位準Vpre。
為了穩定地孤立所充入的訊號，充電單元12的輸出端12-1及觸碰偵測部14的輸入端為Hi-z狀態，較佳為至少具有100Kohm以上的阻抗。若一面使充入於四個電容器的訊號放電一面觀察觸碰輸入、使充入於其他單元的訊號孤立、或於開始放電的時點迅速地觀察訊號，則觸碰偵測部14的輸入端並非必須為Hi-z。
觸碰偵測部14對感測墊10a的電壓(或P點的電壓)進行偵測。觸碰偵測部14於未發生觸碰時(即，未形成Ct時)偵測P點的電壓，於發生觸碰時(即，形成Ct時)偵測P點的電壓而利用偵測到的兩個電壓之差獲得觸碰訊號。
於圖12的實施例中，在感測墊10a與P點即觸碰偵測部的輸入端存在感測訊號線電阻Rt，但於固定時點，Rt兩端的訊號大小相同，因此忽視Rt的影響。因此，於本說明書中，於感測墊10a偵測到的電壓與於P點偵測到的電壓具有相同的含義。
於本發明中，在圖12的P點被充電為充電電壓Vpre時，對與非感測墊10b連接的非感測墊訊號線22b的一側施加特定的電壓Vl或Vh。Vl為本發明的交替的電壓的低(Low)電壓，Vh為本發明的交替的電壓的高(Hi)電壓，進行交替的電壓交替Vh與Vl。
Vh及Vl發揮與之前說明的Vlbl相同的作用，即發揮形成線間等效電容器Ceq的作用。
為了於施加充電電壓並經過特定時間後偵測觸碰訊號，對非感測墊訊號線22b施加交替電壓。交替電壓的絕對大小為Vh-Vl，可將電位自高電壓Vh變更為低電壓Vl，或自低電壓Vl變更為高電壓Vh。交替電壓為矩形波、三角波、正弦波或鋸齒波等各種形態的電壓，本發明的TDI可改變交替電壓的大小或頻率。
觸碰偵測部14與交替電壓自低電壓Vl上升為高電壓 Vh的上升邊緣(Edge)(上升時間(Rt：rising time))、或自高電壓Vh下降為低電壓Vl的下降邊緣(edge)(下降時間(Ft：falling time))同步地偵測電壓。TDI較佳為於與上述上升或下降邊緣同步地偵測電壓時，在自邊緣(edge)延遲特定時間後對電壓進行偵測。其原因在於，因感測墊訊號線22a的電阻成分即Rt及非感測墊的電阻成分即Rnt而至偵測電壓穩定化為止需要些許時間。該TDI具有確定上述特定時間的單元，該特定時間可藉由暫存器而確定。而且，暫存器具有各種時間，可選擇其中之一。
又，因於交替電壓的上升邊緣(edge)或下降邊緣產生的電磁波而會對與本發明的電容式觸碰偵測單元結合的設備造成影響，因此本發明的TDI具有對交替電壓的上升邊緣或下降邊緣的斜率進行調整的單元。
作為TDI內部的對斜率進行調整的單元的一實施例，可使用暫存器(Registor)。於多個暫存器中映射(mapping)有上升邊緣及下降邊緣的時間，若選擇多個暫存器中的一個，則圖13的交替電壓產生部42可對交替電壓的上升邊緣及下降邊緣的斜率進行調整。
若將Vh假設為5V且將Vl假設為0V，則交替電壓的絕對大小(Vh-Vl)為5V。於進行交替的電壓自低變為高時，交替電壓為極性呈陽(Positive)的+5V，於自高交替為低時，交替電壓為極性呈陰(Negative)的-5V。此種極性(polarity)應用於下文將述的觸碰訊號偵測數學式。
於圖12的P點充電為充電電壓Vpre時，若將施加於非感測墊訊號線22b的電壓假設為Vh或Vl，則線間等效電容器Ceq被充電為具有Vpre與Vh之差或Vpre與Vl之差的電壓。
例如，於Ceq充電為Vpre時，若連接於非感測墊訊號線22b的初始電壓為高電壓Vh，則進行交替的電壓自高電壓Vh交替為低電壓Vl，交替電壓的極性為陰極(-)。又，於Ceq充電為Vpre時，若連接於非感測墊訊號線22b的初始電壓為低電壓Vl，則進行交替的電壓自低電壓Vl交替為高電壓Vh，極性為陽極(+)。
藉由施加於非感測墊訊號線22b的交替電壓而於觸碰偵測部14偵測到的電壓如下。
1.於未發生觸碰時偵測到的電壓
2.於發生觸碰時偵測到的電壓
於發生觸碰時，對觸碰偵測部14賦予觸碰電容Ct，因此於觸碰偵測部14偵測到的電壓藉由以下<數學式2>確定。
於以上<數學式1>及<數學式2>中，Vsensor nontouch 為於未發生觸碰時於觸碰偵測部14偵測到的電壓，Vsensor touch 為於發生現觸碰時於觸碰偵測部14偵測到的電壓，Vpre為預充電電壓， Vh為施加至非感測墊訊號線22b的交替電壓的高位準電壓，Vl為施加至非感測墊訊號線22b的交替電壓的低位準電壓，Ceq為線間等效電容，Cvcom為共通電極電容，Cp為寄生電容，Ct為觸碰電容。於交替電壓自低交替為高時，(Vh-Vl)的極性為陽極(Positive或plus)，於交替電壓自高交替為低時，(Vh-Vl)的極性為陰極(Negative或minus)。
觀察<數學式1>與<數學式2>的差異，<數學式2>於分母存在Ct。觸碰電容Ct為形成至感測墊10a與如手指25的觸碰單元之間的電容器，因此Ct的大小即電容根據有無觸碰、或根據觸碰單元與觸碰感測墊10a的對向距離或對向面積而不同，此種Ct的差異導致藉由<數學式1>與<數學式2>誘導的電壓差，因此只要偵測此種電壓差(<數學式1>-<數學式2>或<數學式2>-<數學式1>)，即可運算有無觸碰或觸碰面積。
<數學式1>為於未發生觸碰時於觸碰偵測部14偵測到的值，因此為固定值。然而，於如<數學式2>般賦予觸碰電容時，於觸碰偵測部14偵測到的電壓的觸碰電容可變，因此藉由<數學式2>而偵測到的電壓的大小可變。本發明根據<數學式1>與<數學式2>或<數學式2>與<數學式1>的電壓差而偵測有無觸碰或觸碰面積，因此作為固定值的<數學式1>的電壓較佳為儲存至記憶裝置(記憶部，圖13的28)。
若能夠以DAC(圖9的14-3)代替儲存於記憶部(圖13的28)的<數學式1>的電壓，則<數學式1>-<數學式2> 或<數學式2>-<數學式1>可於如差動放大器的簡單電路中偵測。因此，本發明具有於未發生觸碰時以<數學式1>的形態將於觸碰偵測部14偵測到的電壓儲存至記憶體的單元，又，具有以DAC 14-3代替儲存於記憶體的未發生觸碰時的電壓的單元。
例如，於在未觸碰圖8的感測墊10a時，於觸碰偵測部14偵測到的電壓為3V的情形時，於圖8的感測墊10a呈非觸碰(non-touch)狀態時表示電壓的DAC為3V。又，DAC可包含固定差量而表示3V。例如，於DAC為3.5V的情形時，包含0.5V的差量。
如上所述，將於所有觸碰偵測感測器10呈非觸碰狀態時於觸碰偵測部14偵測到的電壓儲存至記憶體，於相應的觸碰偵測感測器10作為感測墊而進行動作時，只要偵測與於觸碰偵測部偵測到的電壓之差，即可容易地偵測有無觸碰及觸碰面積。
另一方面，Vh及Vl產生於TDI內部的電源部(圖13的47)，Vh與Vl的交替電壓產生於TDI內部的交替電壓產生部(圖13的42)。
另一方面，Cvcom可根據以下<數學式3>而獲得。
於<數學式3>中，ε1為存在於觸碰偵測感測器10與共通電極220之間的介質的複合介電常數。於圖10的情形時，在觸碰偵測感測器10與共通電極220之間存在玻璃、空氣層、偏光板 及用以將偏光板附著至玻璃的接著劑，因此其等的複合介電常數成為數學式3的ε1。S1為觸碰偵測感測器10與共通電極220的對向面積，因此可容易地求出。如圖10中的例，於共通電極220跨及彩色濾光片215的下側面整體而形成的情形時，對向面積S1根據觸碰偵測感測器10的面積而確定。又，D1為觸碰偵測感測器10與共通電極220之間的距離，因此相當於介質的厚度。
如上所述，Cvcom為可容易地求出的值，同時為可設定的值。
Ct可根據以下<數學式4>而獲得。
於<數學式4>中，ε2可根據觸碰偵測感測器10與手指25之間的介質而獲得，若使用多個介質，則可求作其等的複合介電常數。若於圖10中在觸碰屏幕面板50的上表面附著強化玻璃，則可根據對強化玻璃的非介電常數乘以真空介電常數所得的值而求出介電常數ε2。S2相當於感測墊10a與手指25的對向面積。
若手指25覆蓋某個感測墊10a整體，則S2相當於觸碰偵測感測器10的面積。若手指25覆蓋觸碰偵測感測器10的一部分，則S2會自感測墊10a的面積減少不與手指25對向的面積。
又，D2為感測墊10a與手指25之間的距離，因此相當於放置於觸碰屏幕面板50的上表面的保護層24的厚度。
如上所述，Ct亦為可容易地求出的值，且為可利用放置 至觸碰屏幕面板50的上部的保護層24或強化玻璃等的材質及厚度而容易地設定的值。
根據<數學式4>，Ct和手指25與觸碰偵測感測器10的對向面積成正比，由此可運算手指25對觸碰偵測感測器10的觸碰佔有率。
運算手指25的觸碰佔有率的方法如下。參照<數學式1>及<數學式2>，差異點為有無因觸碰產生的觸碰電容Ct。若假設引用於<數學式1>的所有電容具有固定大小，且假設Vpre亦為固定的值，則可利用於<數學式1>及<數學式2>中偵測到的電壓而僅算出Ct。
於<數學式4>中，在ε2與D2為固定值時，觸碰電容Ct與觸碰面積成正比。因此，可根據所導出的Ct運算面積。如上所述，於利用<數學式1>與<數學式2>求出面積時，均使用藉由<數學式1>而偵測到的電壓及藉由<數學式2>而偵測到的電壓。又，本發明可基於在觸碰偵測部14偵測到的電壓而運算觸碰面積。
圖13是表示本發明的觸碰屏幕面板的一實施例的構成圖，且表示觸碰偵測感測器10排列成點矩陣形態的例。
於圖13的下端，圖示有TDI 30的構成。TDI 30包含驅動部31、觸碰偵測部14、時序控制部33、訊號處理部35、記憶部28、交替電壓產生部42、電源部47、及通訊部46，除此之外，可更具備CPU 40。CPU 40為具有運算功能的微處理器，亦可位於 TDI 30的外部。
於驅動部31具有充電單元12，包含於多個觸碰偵測感測器10中選擇感測墊及非感測墊而連接至觸碰偵測部14的功能。又，於利用充電單元12的充電動作中，包含將非感測墊訊號線22b的一側連接為Vh或Vl的功能。
參照<數學式1>或<數學式2>，因交替電壓即(Vh-Vl)的大小而偵測電壓的大小產生差，因此為了調整觸碰感度，可於TDI內部具備可變更交替電壓的大小的單元。交替電壓越大則偵測電壓越大，其意味著偵測感度良好。
於TDI的內部，設置用以調節交替的電壓的大小即Vh-Vl的大小的暫存器。暫存器具有多個位址(Address)，於各位址中映射(mapping)有不同的交替電壓的大小。相當於所選擇的暫存器的值的交替電壓的大小傳輸至驅動部31而於偵測觸碰訊號時施加。
時序控制部33發揮產生TDI所需的多個不同的時鐘(Clock)的作用。例如，為了使CPU 40進行動作而需要時鐘，為了使ADC進行動作或使驅動部31的多工器依序進行動作亦需要時鐘。如上所述般各功能所需的時鐘有多種，時序控制部33產生供給此種多種時鐘。
訊號處理部35將於觸碰偵測部14產生的ADC值傳輸至CPU 40、對通訊部46進行控制而藉由內置積體電路(Inter Integrated Circuit，I2C)或串列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)訊號線將ADC值傳輸至TDI 30外部、或產生並供給觸碰偵測部35或驅動部等TDI 30內部的所有各功能要素所需的訊號。
各功能要素或各功能BLOCK是指圖13所示的各功能。例如，目前於TDI內部包含有九個各功能塊，CPU 40為其中之一。訊號處理部35將於觸碰偵測部14產生的ADC值存儲至記憶部28，亦執行所需的運算。
例如，訊號處理部35可參照於觸碰偵測部14產生的ADC值而運算因觸碰偵測感測器10與接觸單元的觸碰產生的觸碰面積，又，亦可利用ADC值或所運算出的面積值運算觸碰座標。
記憶部28包含快閃記憶體(Flash memory)、電子可擦可程式化只讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read Only Mmemory，E2PROM)、靜態隨機存取記憶體(Static Random Access Memory，SRAM)或動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory，DRAM)。又，記憶部28包含儲存於感測墊10a偵測到的觸碰訊號的幀記憶體(frame memory)。幀記憶體與觸碰偵測感測器10一對一地映射(mapping)。於快閃記憶體或E2PROM儲存驅動TDI 30所需的各種暫存器值或使CPU 40進行動作所需的程式。
CPU 40與訊號處理部35重疊多個功能。因此，CPU 40可不包含於TDI 30或位於TDI 30的外部。若同時使用CPU 40與訊號處理部35，則一者可能不會被使用。
CPU可發揮訊號處理部35所發揮的大部分的作用，導出觸碰座標、執行縮放(zoom)、旋轉(rotation)、移動(move)等示意動作、或執行多種功能(Function)。
又，能夠以如下等各種形態對資料進行加工而於TDI 30內部使用或利用通訊線傳輸至外部：運算觸碰輸入的面積而產生縮放訊號；算出觸碰輸入的強度；於同時觸碰如按鍵盤的圖形使用者介面(Graphical User Interface，GUI)客體的情形時，僅將使用者所期望的(例如，較大地偵測到面積的)GUI客體識別為有效輸入。
用以控制CPU40的程式設置至記憶部28，於產生修正事項時，可由新程式代替。利用通訊部46中所包含的通訊匯流排、例如I2C、SPI或通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)等串列(serial)通訊、或CPU介面(以下稱為I/F)等並列(parallel)通訊執行新程式。
通訊部46執行如下功能：向TDI 30的外部輸出所需的資訊；或向TDI的內部輸入自TDI 30的外部提供的資訊。於通訊部使用I2C或SPI等的串列通訊或CPU介面等並列I/F。
交替電壓產生部42產生施加至線間等效電容器Ceq的交替電壓。交替電壓的高電壓Vh及低電壓Vl產生於電源部47，交替電壓產生部42將該等高電壓Vh及低電壓Vl組合而產生交替電壓，以便可於驅動部使用交替電壓。又，交替電壓產生部42具有對交替電壓的上升或下降邊緣的斜率進行調整的單元。
圖13是利用本發明的感測等效電容器偵測觸碰的電容式觸碰偵測裝置的一實施例。參照圖13，圖13中描繪有斜線的觸碰偵測感測器10為正在偵測觸碰訊號的感測墊10a，無斜線的觸碰偵測感測器10為不偵測觸碰的非感測墊10b。
此時，可如Col 1及Col 2般使感測墊10a彼此錯開，可如Col 3及Col 4般於同一列偵測觸碰訊號。於如Col 3與Col 4般於同一列偵測觸碰訊號時，(C3、R1)與(C4、R1)相互發生干擾，因此較佳為如圖所示般於其等之間配置具有零電位、接地或DC電壓的DC線1310。
於如圖13般過多的觸碰偵測感測器10偵測觸碰訊號的情形時，在利用一個ADC偵測觸碰訊號時需要較多的時間，因此會丟失(lost)觸碰訊號。
當然，可增加ADC的數量而於較快的時間內偵測觸碰訊號，但若ADC變多，則具有如下缺點：TDI 30的體積增加而TDI的價格上升，消耗電流增加。
為了解決此種問題，較佳的實施例於一個行中選擇一個感測墊10a。自一個行中所包含的多個觸碰偵測感測器10抽取一個感測墊10a的方法之一為使用多工器(Multiplexer，mux)。
圖14是與多工器的使用相關的實施例。圖14的實施例為如下情形：具有五個組(Group)，於一個組中包含六個觸碰偵測感測器10(此種組的個數與觸碰偵測感測器的個數僅為用於說明的一實施例，實際上可追加更多的組，且於一個組內亦可追加 更多的觸碰偵測感測器10)。
於圖14的實施例中，組(Group)為共享多工器31a的觸碰偵測感測器10的集合體。多工器31a為對六個輸入輸出一個訊號的6in×1out型(type)。於實際使用例中，多工器亦可選擇如20 in×1 out(於20個輸入中選擇一個)或30 in×1 out(於30個輸入中選擇一個)的各種實施例。
為了選擇輸入至多工器31a的多個訊號中的一個，需要選擇訊號(select control)。為了於四個輸入訊號中選擇一個，需要兩個選擇訊號，為了於八個輸入訊號中選擇一個，需要三個選擇訊號。
於圖14的實施例中，需於六個輸入訊號中確定一個輸出訊號，因此至少需要三個選擇訊號，將該三個選擇訊號表示為“A、B、C”400。
若此種選擇訊號共用於所有多工器31a，則具有一個選擇訊號產生器400即可，因此用以實現選擇訊號產生器的電路變簡單，TDI 30亦變簡單。於本發明的一實施例中，由一個選擇訊號產生器產生的選擇訊號共用於所有多工器。
又，為了簡化電路，較佳為使用相同類型的多工器31a。所謂相同類型的多工器是指如下情形：1)相同的輸入個數；2)相同的輸出個數；3)相同的選擇訊號個數；4)對任意的選擇訊號選擇出的輸入訊號的順序相同(即，是指於ABC為Hi(1)/Lo(0)/Lo(0)的情形時，選擇輸入於多工器的六個訊號中的第五 個並輸出該第五個訊號)。
本發明的多工器均為相同的類型，因此於與多工器31a連接的組中，觸碰偵測感測器10與多工器的連接方法亦相同。
再次參照圖14，對多工器31a的1號輸入全部分配Row 1號，對多工器的2號輸入分配Row 2號。最後的Row 6號分配至多工器的6號輸入，此種配線方法於各多工器中相同。因此，除例外的情形以外，為了偵測觸碰訊號而使用處於同一Row的觸碰偵測感測器10。
參照圖14，最初Row 1成為感測墊10a，其餘Row成為非感測墊10b，若Row 1中的觸碰訊號偵測結束，則Row 1成為非感測墊，Row 2成為感測墊，除Row 2以外的所有Row的觸碰偵測感測器成為非感測墊。即，感測墊經過Row 1→Row 2→Row 3→Row 4→Row 5→Row 6→Row 1→Row 2→…的過程，除此種感測墊以外的其餘部分全部成為非感測墊。
如下所述，於塊驅動方法中，為了形成二次線間電容而使用非感測墊的一部分，一部分連接至DC電源或呈浮動(floating)狀態。
若對作為本發明的技術思想之一的全驅動方法(FULL驅動方法)進行說明，則如下。
如以上說明，二次線間電容越多則觸碰感度越提高，因此較佳為儘可能多地形成二次線間電容。為此，於除感測墊10a以外的其餘所有觸碰偵測感測器10為非感測墊的狀態下，對所有 非感測墊施加相同的交替電壓。
即，所謂全驅動(FULL驅動)是指對除偵測觸碰訊號中的感測墊10a以外的所有非感測墊10b施加交替電壓，與交替電壓同步地偵測觸碰訊號。
於在一個Row中具有較多的感測墊10a的情形時，例如若假設感測墊10a為30個，則利用一個ADC對觸碰訊號進行處理時會丟失觸碰訊號，因此會產生欠佳的情形。於此種情形時，可將一個Row分為奇數(行)與偶數(行)而區分為感測墊10a與非感測墊10b。
即，若任意的Row中的奇數行成為感測墊，則偶數行成為非感測墊，因此於進行FULL驅動時，包含感測墊的Row的偶數行亦會成為非感測墊10b。例如，於圖13的實施例中，於在Row 1偵測觸碰訊號的情形時，意味著僅奇數行(C1、R1)、(C3、R1)、(C5、R1)為偵測觸碰訊號的感測墊10a，偶數行(C2、R1)、(C4、R1)為不偵測觸碰訊號的非感測墊。相同地，若偶數行成為感測墊，則同一列的奇數行可成為非感測墊。
又，除如上所述般分為偶數與奇數以外，亦有各分為1/2的方法。即，1號至15號行成為感測墊，16號至30號的行成為非感測墊的方法。
或者，亦可分為3次以上的多(Multiple)次(times)而偵測觸碰。例如為如下方法：於在一個列存在45個觸碰偵測感測器10的情形時，以15個為單位分為3組而經由3次掃描一個 列。於該情形時，以15個為單位劃分的觸碰偵測感測器構成一個子集，分為3個子集進行掃描。
可對非感測墊施加自高降為低的交替電壓，或可施加自低上升為高的交替的電壓。
於與施加自低(LOW)上升為高(HIGH)的交替電壓的時點同步地偵測觸碰訊號時，有需考慮的問題。
參照[數學式1]或[數學式2]，於(Vh-Vl)為上升的交替電壓的情形時，(Vh-Vl)的極性成為plus，因此與(Vh-Vl)為下降的交替電壓時相比，數學式1或數學式2的計算值變大。 例如，若將數學式1與數學式2中所包含的的計算值 假設為0.5，將(Vh-V1)假設為10V及上升交替電壓，則於Vpre為1V的情形時，數學式1的計算值成為6V。
大部分情形為CPU或邏輯(Logic)的動作電壓為3V以下，ADC或DAC亦於較低的電壓下動作的情形對產生消耗電流或動作電壓而言有利，因此6V的偵測電壓為難以操作的電壓。
為了克服此種問題點，本發明的較佳的實施例是與交替 電壓下降的時點同步化而偵測觸碰。若的計算值為 0.5，且(Vh-Vl)為10V及下降交替電壓，則可藉由對Vpre的大小進行調整而將數學式1或數學式2的計算值導出至所期望的電壓帶域。
例如，於Vpre為7V的情形時，數學式1的計算值成為2V。如上所述，本發明於偵測觸碰時使用自高降為低的交替電 壓，以基於下降的交替電壓及數學式1或數學式2的計算式而向所期望的電壓內導出計算值的方式確定Vpre。此時，於數學式1或數學式2中，以大於除Vpre以外的項目的計算值或實測值的方式設定Vpre。
當於同一列存在感測墊及非感測墊時，於FULL驅動方法的情形時，一同包含於存在感測墊的列的非感測墊亦與除此之外的非感測墊相同地被施加上升交替電壓，較佳為被施加下降交替電壓。
然而，於顯示裝置為LCD的情形時，交替電壓會對LCD產生影響而對LCD的顯示品質造成影響。又，於顯示裝置並非為LCD而為其他所有顯示裝置的情形時，亦會對顯示裝置引起電性干擾而導致顯示裝置的顯示品質下降。
用以克服該情形的方案之一為塊驅動方法，於以下敍述該塊驅動方法，又一方法為於FULL驅動方法中使與感測墊處於同一Row的非感測墊(以下，稱為感測-非感測墊(sensing-nonsensing pad))的交替電壓的交替極性不同，或使與定位有感測墊的列不同的列的非感測墊的交替電壓的極性不同。
使交替電壓的極性不同的含義可存在以相同的(Vh-Vl)的大小使極性不同的情形，亦可存在不僅大小不同而且極性亦不同的情形。為了將於FULL驅動時對顯示裝置產生的影響最小化，只要施加與施加至非感測墊的交替電壓為相反極性的交替電壓，則電磁能彼此相抵而對顯示裝置產生的影響減少。
為了於FULL驅動中解決電性干擾，提出以下方案。
1.第1方案
1)前提條件：對除存在感測墊的Row以外的非感測墊施加下降的交替電壓(亦可施加上升的交替電壓)。
2)第1方案的實現方法：於在同一Row中存在感測墊與非感測墊(感測-非感測墊)時，對感測-非感測墊的一部分或全部施加上升的交替電壓施加(於對非感測墊施加上升交替電壓時，可對感測-非感測墊施加下降的交替電壓)。即，對感測-非感測墊施加與施加至非感測墊的交替電壓為反相位的交替電壓。
2.第2方案
1)前提條件：對非感測墊施加下降交替電壓。
2)第2方案的實現方法
(1)可對感測-非感測墊(與感測墊處於同一Row的非感測墊)施加與施加至非感測墊的交替電壓為相同相位或反相位的交替電壓。
(2)對除包含感測墊的Row以外的一個或多個Row的非感測墊施加與施加於感測-非感測墊的交替電壓為反相位的交替電壓。
若參照圖13對第2方案進行說明，則如下。
若假設於圖13的Row 4中存在感測墊10a，則對Row 3與Row 5施加上升交替電壓，對其餘部分施加下降交替電壓。Row 3與Row 5為處於Row 4的前後的一個Row，但分別可使用兩個、 三個或其以上的多個。
較佳為如上所述般對包含感測墊10a的Row的前後施加反相位的電壓。然而，亦可僅對一側施加反相位。另外，亦可僅對施加上升交替電壓的所選擇的Row的一部分施加上升交替電壓，一部分施加下降的交替電壓。
圖15是表示塊驅動的一實施例的圖。參照圖15，為由8個行及10個列所構成的觸碰製品。8個列為使用8個多工器的8個組(組為共享多工器的觸碰偵測感測器的集合)。
假設Row 6正在偵測觸碰。於塊驅動中，(如以上說明般)亦可為Row 6整體或如Row 6的偶數行或奇數行的一部分發揮偵測觸碰的感測墊的作用。
塊驅動中，僅與感測墊鄰接的觸碰偵測感測器10成為非感測墊，其餘連接至DC電位或呈浮動狀態。參照圖15，於Row 6存在感測墊，因此僅對Row前後的兩個列施加下降的交替電壓(亦可施加上升交替電壓，但之前已說明較佳為下降交替電壓)。可於包含感測墊的列的前後各選擇一個列，亦可如圖15般選擇兩個或其以上的多個列作為非感測墊。
可僅於包含感測墊的列的上側或下側定位一個或多個非感測墊。又，可僅對位於感測墊的上下的非感測墊施加交替電壓，可不對位於感測-非感測墊的上下的非感測墊施加交替電壓。
除選作非感測墊而被施加交替電壓的列以外的其餘所有列可連接至具有零電位(zero voltage)、接地或特定電位的DC 電位，或保持不連接至任何部位的浮動狀態。
再次參照圖15，當Row 6的觸碰偵測結束時，Row 7進行觸碰偵測，若假設非感測墊於前後有兩個，則於在Row 7存在感測墊的情形時，Row 5、Row 6、Row 8及Row 9成為非感測墊。
又，本發明具有自塊驅動或FULL驅動中選擇一者的單元，作為一實施例，可設定為暫存器。例如，可設計稱為“FULL_BLOCK”的暫存器，若為高(HIGH)狀態則進行FULL驅動，若為低(LOW)狀態則進行塊驅動。
又，本發明具有於塊驅動中確定存在非感測墊的位置的單元。作為一實施例，藉由稱為BLOCK_position的2位元的暫存器而於暫存器值為0時，可於感測墊的前後定位非感測墊，於為1時，於感測墊的前端(以定位有感測墊的列為基準而更遠離TDI的列、即接近Row 1的列)定位非感測墊，於為2時，於感測墊的後端(以定位有感測墊的列為基準而更接近TDI的列、即接近列8的列)定位非感測墊。
作為具體例，Row 6為Row 7的前端，且為Row 5的後端。
又，本發明具有於塊驅動中設定包含非感測墊的Row的個數的單元。例如，於稱為Row_num的2位元的暫存器的值為0時，選擇一個列，若為1則選擇兩個列，若為2則選擇三個列。
於塊驅動中，在感測墊前後兩個Row發揮非感測墊的作 用而形成一次線間電容及二次線間電容的情形時，產生開始掃描的兩個Row即Row 1及Row 2、以及最後掃描的兩個Row即Row 9及Row 10的一次及二次線間電容量與其他Row存在差異的問題，而該問題會導致產生觸碰感度的差異。
為了解決此種問題，需要持續地連接起始點與末點的循環(Rotation)功能。
圖16是循環功能的一實施例。參照圖16，若將使感測墊前後兩個Row發揮非感測墊作用的情形列舉為例，則於Row6發揮感測墊的作用時，Row 4/5及Row 7/8發揮非感測墊的作用，於Row 1號發揮感測墊的作用時，Row 9/10及Row 2/3發揮非感測墊的作用。如上所述，將如起點與終點彼此連接般執行非感測墊作用的情形定義為循環功能。
圖17是基於循環功能的觸碰偵測感測器10的新設計方法。參照圖17，終點Row(Row 9/10)的感測器訊號線22、1700與鄰接的組的起點(Row 1)的感測器訊號線22對向而形成一次或二次線間電容。
此種格外對向的感測器訊號線較佳為與預先設定的包含非感測墊的Row的個數相同。於本實施例中，感測墊於前後各有兩個，因此較佳為配置兩個格外對向的感測器訊號線。
又，格外對向的感測器訊號線的特徵在於：於一個觸碰偵測感測器10中形成兩個，一側連接至TDI 30，另一側與其他組的起點的感測器訊號線隔開特定間隔而配置。又，分別於形成的 觸碰偵測感測器的左側及右側配線。
終點的配線與其他組的起點的觸碰偵測感測器隔開的間隔較佳為不與觸碰偵測訊號線22彼此的通常的間隔超過±500%。
本案發明中的全(FULL)驅動方式及塊(BLOCK)驅動方式除以上所說明的觸碰面板以外，可應用於各種形態的觸碰面板。
特別是，以下的實施例研究對觸碰偵測感測器的再映射應用全驅動及塊驅動的實施例。
首先，對再映射(re-mapping)進行研究。
本案發明中所使用的再映射(re-map)是指以與觸碰偵測感測器的配置一致的方式再排列儲存於TDI的記憶部的觸碰訊號的過程等的運算作用。於再映射過程中，為了算出發生導電體的觸碰的準確的觸碰座標，需追加執行使儲存於TDI的記憶部的觸碰偵測訊號與觸碰偵測感測器的配置一致的一連串的運算過程。
該再映射(re-map)的過程發生於如下情形：於具有X×Y的觸碰偵測感測器的排列的顯示裝置中，為了偵測該排列而採用的TDI具有並非為X×Y的排列的其他排列的記憶體。
參照圖14具體地進行觀察，於5個組中分別具有6個觸碰偵測感測器10，因此於TDI 30中，對一個組(或多工器)分配6個輸入接腳。即，是指於圖14中，對1~6號、7~12號等構 成一個行的6個觸碰訊號線分別分配具有相同個數的輸入接腳的多工器而構成TDI。圖14的實施例不格外要求以上說明的再映射(re-map)的運算步驟。
然而，與圖14的實施例不同地，會發生於如下情形：構成TDI的組的各多工器無法全部收容觸碰偵測感測器的一個組而過渡至其他多工器。
隨著顯示裝置變大，於橫向、縱向或橫向與縱向所有方向追加觸碰偵測感測器10，因此會產生需增加TDI的個數的情形。例如，於對7英吋的顯示裝置最佳化的觸碰偵測感測器的解析度為橫向20個、縱向20個的情形時，為了將與7英吋的顯示裝置中所使用的TDI相同的TDI使用於14英吋的顯示裝置，要求比7英吋中所使用的TDI個數多4個。
又，若7英吋的顯示裝置略微變大為8英吋，則最佳配置可為橫向20個且縱向22個的觸碰偵測感測器。為此，現有的20×20的解析度即400個觸碰偵測感測器10中的應偵測觸碰訊號的TDI 30的偵測對象的觸碰偵測個數增加至440個。
若為不格外製作可收容20×22的TDI而活用7英吋的顯示裝置中所使用的TDI偵測觸碰訊號的情形，則無法增加限定為400個的觸碰訊號偵測訊號的個數，因此會發生如下情形：放棄一部分對X方向或Y方向的一側進行偵測的觸碰訊號的解析度，校準一側解析度。
於8英吋的情形時，在假設18×22的觸碰偵測感測器的 配置為最佳的情形時，假設為於X×Y(或橫向×縱向)的觸碰解析度中，X(或橫向)為組的個數，Y(或縱向)的個數為一個組中所包含的觸碰偵測感測器10的個數。為了將設計為對20×20的觸碰偵測感測器的構成而言最佳化的TDI 30使用於18×22的顯示裝置，需使用稱為再映射(Re-map)的技術，利用本發明的感測等效電容器的觸碰偵測裝置及方法亦相同地適用於與再映射相關的觸碰面板。
圖18是用以說明於圖14的實施例中僅將感測器訊號線22自右側配置至左側，將觸碰偵測感測器10再映射(re-map)的實施例。
於橫向的觸碰解析度更為重要的情形時，可使用呈橫向具有6個或7個行且縱向的感測器個數減少的排列的顯示裝置。
本發明中的觸碰面板可縱向連接其他組中使用的觸碰偵測感測器10而增加觸碰偵測解析度。
如圖18的實施例所示，本發明可於觸碰偵測感測器10的左側或右側中的任一側配置感測器訊號線。
圖14的一實施例中所使用的TDI 30如下：收容5個多工器組且於各組中可收容6個觸碰偵測感測器10即收容6個觸碰訊號線。
圖18是用以說明再映射的圖，表示為了將對6×5排列的觸碰偵測感測器而言最佳化的TDI 30使用於4×7的排列的觸碰偵測感測器而採用的一例。
具體而言，無法於各多工器組中全部收容各行的觸碰訊號線，但TDI 30整體的輸入接腳的個數可全部收容觸碰偵測感測器的觸碰訊號線。
如圖18所示，無法由組1的多工器31-1接收第1行的(C2、R1)的觸碰偵測感測器的觸碰訊號，而由組2的多工器31-2接收。
相似地，無法由組2的多工器31-2接收第2行的(C3、R1)及(C3、R2)的觸碰偵測感測器的觸碰訊號，而由組3的多工器31-3接收。
又，無法由組3的多工器31-3接收第3行的(C4、R1)、(C4、R2)及(C4、R3)，而由組4的多工器31-4接收。
無法於具有6個輸入接腳的各多工器組中個別地收容圖18中的各行的7個觸碰訊號線，但可於共有30個輸入接腳的多工器組中全部收容28個觸碰訊號線。
組5的多工器的兩個輸入接腳保持為不連接觸碰訊號線的狀態。
圖18中的多工器的動作與圖14中所說明的內容相同地動作。即，可藉由在選擇訊號產生器400產生的選擇訊號而抽取一個輸出，對所有多工器組選擇相同的選擇訊號。於此種情形時，為了偵測觸碰訊號而選擇處於同一Row的觸碰偵測感測器10。
於圖14的實施例中，在選擇相同的選擇訊號的情形時，於TDI中同時進行偵測的觸碰偵測感測器成為(C1、R1)、(C2、 R1)、(C3、R1)、(C4、R1)及(C5、R1)。作為觸碰偵測感測器的配置變得與圖14不同的結果，可確認到如下情形：藉由相同的選擇訊號而於圖14中亦選擇相同的列(row)的觸碰偵測感測器，但於圖18中，與圖14不同地於其他列中(圖18的描繪有斜線的部分)選擇觸碰偵測感測器。
換言之，於本發明的再映射(Re-map)技術中，以同一列(row)為單位進行掃描的規律被打破，於多個列(row)中同時進行掃描。
圖18的描繪有斜線的部分為圖14的Row 1，表示最初進行掃描的觸碰偵測感測器10或藉由再映射而列(row)發生變化的情況。又，並非於一個行中僅選擇一個觸碰偵測感測器10，觀察圖18的左側行，亦存在於一個行中選擇兩個觸碰偵測感測器10的情形。
假設於如圖18的觸碰偵測感測器10的再映射(re-map)環境下發生觸碰而偵測到如圖19的面積。
觸碰偵測感測器10可實現再映射，但於TDI 30中與觸碰偵測感測器10一對一地映射(mapping)的記憶部28的特定區域(以下稱為幀記憶體)無法實現再映射，因此若讀取TDI 30的記憶部28的幀記憶體，則會如圖20般讀出。
記憶部28按照由各組的多工器接收到的觸碰訊號進行區分而儲存，故而如圖20般儲存及讀出。
即，圖18的(C2、R1)於觸碰偵測感測器中配置於組 1，但連接於(C2、R1)的感測器訊號線連接至組2的多工器而如圖20所示般儲存至行2的1列。
相同地，(C3、R1)、(C3、R2)、(C4、R1)、(C4、R2)、(C4、R3)、(C5、R1)、(C5、R2)、(C5、R3)、(C5、R4)等在觸碰偵測感測器中的組及於多工器組中的各位置發生變化。
於如圖20的情況即個別地分離觸碰訊號的情況下，無法抽取利用觸碰訊號的觸碰座標，因此需於記憶部28的RAM區域，利用如圖19的幀記憶體進行再映射。
本案發明中的記憶部28的幀記憶體(frame memory)與多工器的組相對應，其並非必須與觸碰偵測感測器的幀記憶體相同。
於記憶部28的幀記憶體不與觸碰偵測感測器的幀記憶體一對一地映射的情形時，在記憶部28的RAM區域要求進行再映射(re-map)的追加程式。
即，本發明對儲存於記憶體的原始資料進行再映射，以便與基於與觸碰偵測感測器10一對一地映射的原始資料而再映射的觸碰偵測感測器10映射。
再映射的過程是指根據觸碰偵測感測器的行座標而對記憶部的幀記憶體進行再排列的過程。
若利用本發明的再映射過程，則可於減少TDI的生產費用的方面具有有利效果。
本發明的觸碰面板具有如下特徵：於多工器的全部輸入 接腳的個數多於觸碰偵測感測器的全部觸碰訊號線的個數，但各多工器的接收觸碰訊號的輸入接腳的個數少於連接至輸入接腳的觸碰偵測感測器的各行中的觸碰訊號線的個數的情形時，可直接活用於觸碰偵測感測器的各行的個數與各多工器的輸入接腳的個數一對一地映射的情形中使用的TDI。
作為本案發明的特徵的再映射是指以使儲存於記憶部的觸碰訊號與觸碰偵測感測器的排列映射的方式進行編程。即，再映射是指以觸碰偵測感測器的行的座標為基準而對儲存於記憶部的觸碰訊號進行再排列的過程。
於本案發明的全驅動(FULL驅動)或塊驅動(BLOCK驅動)時，藉由再映射(re-map)而Row的掃描規律變得與圖14的實施例不同。
即，於不進行再映射時，以Row為單位(圖14的實施例)進行掃描，但若執行再映射，則如圖18的實施例般以點為單位(即，隨機(random)的概念)進行掃描，而並非以Row為單位(即，線(line)的概念)進行掃描。
再映射僅改變觸碰偵測感測器10的位置，因此相同地適用FULL驅動或塊驅動中所應用的所有上述技術思想。即，藉由再映射而僅觸碰偵測感測器的物理位置變更。
因此，於FULL驅動的情形時，亦產生感測-非感測墊不位於同一Row的情形。
又，於塊驅動時，非感測墊可分散位於多個Row，而並 非位於同一Row。
又，於本發明中，藉由再映射而可於一個行中有兩個觸碰偵測感測器10發揮偵測觸碰的感測墊10a的作用。又，本發明亦可將圖18的經再映射的形態設計為未實現再映射的形態的TDI 30。即，參照圖18，為具有四個組即四個多工器且具有7個觸碰偵測感測器的TDI。
因此，於圖18的行1中，需有兩個觸碰偵測感測器10同時執行用以獲得觸碰訊號的感測墊10a的作用。然而，此種方法需使多工器的設計於所有組中均不同，且亦需個別地賦予選擇訊號。
參照圖18，具體地對如下動作進行說明：記憶部28的幀記憶體(6×5)將之前於觸碰偵測感測器的幀記憶體(7×4)不同而要求再映射的觸碰面板中作為寄生電容器進行動作的感測等效電容器用於偵測觸碰而提高觸碰感度。
全驅動(FULL驅動)動作
如上所述，於要求再映射的觸碰墊中，與圖14的實施例不同地以點為單位(或以列為單位)進行掃描。
參照圖18，於組1(或行1)中，(C1、R1)及(C2、R1)的觸碰偵測感測器成為感測墊，其餘(C1、R2)、(C1、R3)、(C1、R4)、(C1、R5)及(C1、R6)的觸碰偵測感測器成為非感測墊。於組2中，(C3、R1)的觸碰偵測感測器成為感測墊，其餘(C2、R2)、(C2、R3)、(C2、R4)、(C2、R5)、(C2、R6)及(C3、 R1)的觸碰偵測感測器成為非感測墊。於組3中，(C4、R1)的觸碰偵測感測器成為感測墊，其餘(C3、R3)、(C3、R4)、(C3、R5)、(C3、R6)、(C4、R2)及(C4、R3)的觸碰偵測感測器成為非感測墊。於組4中，(C5、R1)的觸碰偵測感測器成為感測墊，其餘(C4、R4)、(C4、R5)、(C4、R6)、(C5、R2)、(C5、R3)及(C5、R4)的觸碰偵測感測器成為非感測墊。
於全驅動(FULL)狀態下，利用充電單元12將連接於觸碰偵測部14的所有電容器充電為預充電訊號(或充電訊號)即Vpre。
充電單元12為3端子型開關元件或根據控制訊號而供給訊號的運算放大器等線性元件。
充電電壓可使用包含零伏特(Zero Volt)的DC電壓、如矩形波、三角波或正弦波(Sine Wave)的進行交替的AC電壓、或結合有DC與AC電壓的形態的電壓。
圖18的實施例為藉由將於一個選擇訊號產生器400產生的選擇訊號共用至所有多工器而設定感測墊的結果。
當然，亦可針對每個多工器提供不同的選擇訊號而如圖14的實施例般將位於同一列(Row)的觸碰偵測感測器選定為感測墊。
例如，使對於組1至組5的多工器31-1至31-5的選擇訊號彼此不同而位於(C1、R1)、(C2、R2)、(C3、R3)、(C4、R4)的第1列的觸碰偵測感測器成為感測墊。
於此種實施例中，可直接應用圖14中所應用的實施例。
具體而言，如下等實施例可直接應用於圖18的實施例：(1)感測-非感測墊的設定；(2)感測-非感測墊與其餘非感測墊的施加的交替電壓彼此保持反相位關係；(3)施加至鄰接於感測墊的一部分非感測墊(例如，於位於列1的觸碰偵測感測器為感測墊的情形時為位於列2的觸碰偵測感測器)的交替電壓與施加至其餘非感測墊的交替電壓彼此保持反相位關係。
由於為FULL驅動狀態，因此除感測墊以外的所有觸碰偵測感測器連接至與Vpre具有特定的電位差的任一電壓Vlbl。
藉由充入Vpre及施加Vlbl而於感測墊與非感測墊之間形成電容，具體而言，可分為一次線間電容或二次線間電容，但統稱為感測等效電容器或感測等效電容。
非感測墊訊號線亦可連接至並非為Vlbl的其他電位，但為了簡化電路，較佳為共用Vlbl。
連接至非感測墊訊號線的電壓Vlbl為包含0(zero)伏特的DC電位或AC電壓。
於圖18的實施例中，為了偵測觸碰訊號而對線間等效電容器施加交替電壓。又，為了穩定地孤立所充入的訊號而充電單元的輸出端及觸碰偵測部14的輸入端為Hi-z，較佳為具有至少100Kohm以上的阻抗。若一面對充入於電容器的訊號進行放電一面觀察觸碰輸入、使充入於其他單元的訊號孤立、或於放電開始時點迅速地觀察訊號，則觸碰偵測部14的輸入端並非必須為Hi-z。
觸碰偵測部14對感測墊的電壓進行偵測。觸碰偵測部14於未發生觸碰時(即，於未形成Ct時)對P點的電壓進行偵測，於發生觸碰時(即，於形成Ct時)對P點的電壓進行偵測而利用所偵測到的兩個電壓之差獲得觸碰訊號。
於圖18的實施例中，對與非感測墊連接的非感測墊訊號線的一側施加特定的電壓Vl或Vh。Vl為本發明的交替的電壓的低(Low)電壓，Vh為本發明的交替的電壓的高(Hi)電壓，進行交替的電壓交替Vh與Vl。Vh及Vl發揮與之前說明的Vlbl相同的作用、即發揮形成線間等效電容器Ceq的作用。
於施加充電電壓並經過特定時間後，為了偵測觸碰訊號而對非感測墊訊號線施加交替電壓，交替電壓的絕對大小為Vh-Vl，可將電位自高電壓Vh變更為低電壓Vl，或自低電壓Vl變更為高電壓Vh。
觸碰偵測部14與交替電壓自低電壓Vl上升為高電壓Vh的上升邊緣(Edge)、或自高電壓Vh降為低電壓Vl的下降邊緣(edge)同步地偵測電壓。TDI於與上述上升或下降邊緣同步地偵測電壓時，較佳為於自邊緣(edge)延遲特定時間後偵測電壓。其原因在於，因感測墊訊號線22a的電阻成分即Rt或非感測墊的電阻成分即Rnt而至偵測電壓穩定化為止需要些許時間。
於在圖18的各組的多工器中產生不同的選擇訊號而各行中的感測墊不位於同一列(Row)的情形的實施例中，除行1中的(C1、R1)及(C2、R1)以外的所有非感測墊連接至交替電 壓。
特別是，於顯示裝置為LCD的情形時，交替電壓對LCD產生影響而會對LCD的顯示品質造成影響。又，於顯示裝置為並非為LCD的其他所有顯示裝置的情形時，亦可對顯示裝置引起電性干擾而導致顯示裝置的顯示品質下降。用以克服該問題的方法之一如下：於full驅動方法中，使與感測墊處於同一Row的非感測墊(以下，稱為感測-非感測墊(sensing-nonsensing pad))的交替電壓的交替極性不同；或使定位有感測墊的列與不同的列的非感測墊的交替電壓的極性不同。
如上所述，於列1中(C2、R2)、(C3、R3)及(C4、R4)成為感測-非感測墊，能夠以使應用於此種感測-非感測墊與其餘非感測墊(例如，(C1、R2)、(C2、R3)等)的交替電壓的相位保持反相位的關係的方式防止顯示裝置的顯示品質下降。
又，可使施加至如第1組的觸碰偵測感測器(C1、R2)及(C1、R6)般鄰接於感測墊的觸碰偵測感測器的交替電壓、與施加至第1組的其餘觸碰偵測感測器(C1、R3)、(C1、R4)、(C1、R5)及(C1、R6)的交替電壓的相位保持反相位的關係而獲得相同的效果。
與第2組、第3組及第4組相同地應用。即，使感測墊前後一個觸碰偵測感測器與各行的其餘觸碰偵測感測器所應用的交替電壓保持反相位的關係。
於full驅動時，若為了將賦予至顯示裝置的影響最小化 而施加與施加至非感測墊的交替電壓為相反極性的交替電壓，則電磁能彼此相抵而賦予至顯示裝置的影響減少。
塊驅動(BLOCK驅動)動作
亦可如圖14的實施例般對圖18的實施例直接應用塊驅動(Block驅動)狀態。
即，選擇訊號於各組的每個多工器中均不同，故而位於定位於同一列的(C1、R1)、(C2、R2)、(C3、R3)、(C4、R4)的第1列的觸碰偵測感測器可成為感測墊。
於Block驅動的情形時，僅對除感測墊以外的觸碰偵測感測器中的一部分施加Vlbl的交替電壓，使其餘觸碰偵測感測器保持DC電位或浮動(floating)狀態而不產生感測等效電容。
已於圖14的實施例中詳細地觀察了對同一列的塊驅動動作，因此此處詳細地對如圖18般針對每個行而於不同的列確定感測墊的情形的實施例進行說明。
於組1中，(C1、R1)及(C2、R1)成為感測墊，因此與其接近的(C1、R2)及(C1、R6)成為非感測墊而可施加Vlbl。
又，於組2中，亦可與組1的行1相同地應用。
於組3及組4的行3及行4中，以感測墊為基準而將非感測墊的個數設定為前後各兩個，於行3中，(C3、R5)、(C3、R6)、(C4、R2)及(C4、R3)成為非感測墊而連接至Vlbl，其餘(C3、R3)及(C3、R4)可保持浮動狀態。
於行4中，以如下方式構成：與行3相似地，(C4、R5)、 (C4、R6)、(C5、R2)及(C5、R3)成為非感測墊而連接至Vlbl，其餘(C4、R4)及(C5、R4)保持浮動狀態而不產生感測等效電容。
於圖18的再映射的實施例中，亦可直接應用圖14中所說明的循環(Rotation)功能。
即，於作為起始點的列1的觸碰偵測感測器為感測墊的情形時，非感測墊成為(C2、R1)及(C1、R2)，於(C1、R1)及(C2、R1)同時為感測墊的情形時，(C1、R2)及(C1、R6)成為非感測墊而能夠以持續地連接起始點與末點的構成偵測觸碰。
於圖18的實施例中，亦可如圖17般以設置格外的訊號線而執行循環功能的方式構成顯示裝置。
如上所述，於圖18的再映射的情形時，亦可直接應用圖14中所應用的觸碰偵測方法，但各組的每個多工器具有不同的選擇訊號產生器，故而於在各行中感測墊位於不同的列的情形時，僅具有感測墊與非感測墊的位置與圖14的實施例不同的差異。
如上所述，本發明並不限定於上述實施例及隨附圖式，於本發明的技術領域內具有常識者應明白可於不脫離本發明的技術思想的範圍內實現各種置換、變形及變更。
10a‧‧‧感測墊
10b‧‧‧非感測墊
12‧‧‧充電單元
12-1‧‧‧充電單元的輸出端
12-2‧‧‧充電單元的輸入端
14‧‧‧觸碰偵測部
22a‧‧‧感測墊感測器訊號線
22b‧‧‧非感測墊感測器訊號線
25‧‧‧手指
Ceq‧‧‧線間等效電容/感測等效電容器/線間等效電容器/電容器
Cp‧‧‧寄生電容/雜散電容電容器/寄生電容器/電容器
Ct‧‧‧觸碰電容/觸碰電容器/電容器
Cvcom‧‧‧共通電極電容/共通電極電容器/電容器
P‧‧‧點
Rnt‧‧‧非感測墊的電阻成分
Rt‧‧‧感測墊訊號線的電阻成分
Vcom‧‧‧共通電壓
Vg‧‧‧控制電壓
Vh‧‧‧高電壓
Vl‧‧‧低電壓
Vpre‧‧‧(預)充電電壓/(預)充電訊號/預充電位準

Claims (36)

  1. 一種電容式觸碰訊號偵測裝置，其偵測如入體的手指或類似於手指的導電體的觸碰輸入單元是否觸碰包含矩陣形態的多個觸碰偵測感測器的觸碰面板，所述電容式觸碰訊號偵測裝置的特徵在於：包含觸碰驅動積體電路，其偵測有無因所述觸碰輸入單元的接近發生的觸碰；所述觸碰驅動積體電路利用形成至所述觸碰偵測感測器中的至少一個以上的感測墊與非感測墊之間的至少一個以上的感測等效電容器來判斷有無所述觸碰，所述感測等效電容器的大小是藉由將所述感測墊充電為第1電壓且對所述非感測墊施加第2電壓而確定，其中將所述第2電壓施加至除所述感測墊以外的所有所述非感測墊而使所述觸碰面板以全驅動狀態進行動作，或者是所述非感測墊中的一部分連接至所述第2電壓，所述非感測墊中的一部分連接至直流電源或保持浮動狀態而使所述觸碰面板以塊驅動狀態進行動作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述感測墊為於第1時點藉由所述觸碰驅動積體電路而執行觸碰偵測的墊，所述非感測墊為不於所述第1時點藉由所述觸碰驅動積體電路而執行觸碰偵測的墊，所述感測墊與所述非感測墊隨時間可變。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述感測等效電容器為產生於將所述感測墊與所述觸碰驅動積體電路連接的感測墊訊號線、與將所述非感測墊與所述觸碰驅動積體電路連接的非感測墊訊號線之間的多個線間電容器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述第1電壓及所述第2電壓為直流電壓、交替電壓、或組合有直流電壓與交替電壓的形態，所述第1電壓與所述第2電壓具有不同的電位而產生電位差。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述觸碰驅動積體電路的觸碰偵測是根據因所述觸碰輸入單元接近所述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容時的電壓、與不產生所述觸碰電容時的電壓之差而執行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中因所述觸碰輸入單元接近所述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容時的電壓、及不產生所述觸碰電容時的電壓與所述感測等效電容器的大小成正比。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中因所述觸碰輸入單元接近所述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容時的電壓與所述觸碰電容的大小成反比。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述第2電壓為交替電壓，所述觸碰驅動積體電路的有無觸碰的偵測是與所述第2電壓 自高位準降至低位準的時間同步化而執行。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中於所述觸碰驅動積體電路中，在求出因所述觸碰輸入單元接近所述觸碰偵測感測器而產生觸碰電容時的電壓時，所述第1電壓的大小大於所述第2電壓的大小、或大於所述第2電壓的高值與所述第2電壓的低值之差。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中於所述觸碰驅動積體電路中，在求出未產生觸碰電容時的電壓時，所述第1電壓的大小大於所述第2電壓的大小，或大於所述第2電壓的高值與所述第2電壓的低值之差。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述第1電壓及所述第2電壓為交替電壓，所述第1電壓與所述第2電壓為反相位。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中除所述感測墊以外的所有所述非感測墊保持直流電位或浮動狀態，所述直流電位包含零伏特。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述感測墊為位於列[j]的多個觸碰偵測感測器；此處，列[j]保持列[1]列[j]列[m]的關係，列[1]表示定位有位於距所述觸碰驅動積體電路最遠距離的觸碰偵測感測器的第1列，列[m]表示定位有位於距所述觸碰驅動積體電路最短距離的觸碰偵測感測器的第m列。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述感測墊為位於列[j]的多個觸碰偵測感測器，所述非感測墊為位於處於列[1]與列[j-1]之間的至少一個以上的列的多個觸碰偵測感測器、或位於處於列[j+1]與列[m]之間的至少一個以上的列的多個觸碰偵測感測器；此處，列[j]保持列[1]列[j]列[m]的關係，列[1]表示定位有位於距所述觸碰驅動積體電路最遠距離的觸碰偵測感測器的第1列，列[m]表示定位有位於距所述觸碰驅動積體電路最短距離的觸碰偵測感測器的第m列。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中位於所述列[j]的觸碰偵測感測器中的一部分包含感測-非感測墊，所述感測-非感測墊為位於所述列[j]的非感測墊。
  16. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述感測墊與所述非感測墊以列為單位可變。
  17. 如申請專利範圍第14項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其更包含：確定所述非感測墊的列數的單元；及確定存在所述非感測墊的位置的單元。
  18. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中將位於所述列[j]的觸碰偵測感測器分為多個子集而進行掃描，所述子集包含至少一個以上的觸碰偵測感測器。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述子集包括包含偶數行的觸碰偵測感測器的第1子集、及包含奇數行的觸碰偵測感測器的多個第2子集。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述子集包含兩個子集，第1子集為以中央列為基準而位於左側的觸碰偵測感測器，第2子集為位於所述中央行的觸碰偵測感測器。
  21. 如申請專利範圍第13項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中位於所述列[j]的觸碰偵測感測器中的一部分包含感測-非感測墊，所述感測-非感測墊為位於所述列[j]的非感測墊，施加至所述非感測墊的所述第2電壓為交替電壓，施加至所述感測-非感測墊的交替電壓與所述第2電壓為反相位。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中僅對所述感測-非感測墊的一部分施加與所述第2電壓為反相位的交替電壓。
  23. 如申請專利範圍第13項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述第2電壓為交替電壓，位於所述列[1]至列[j-1]及所述列[j+1]至列[m]中的至少一個以上的列的非感測墊分為第1相位的第1組、及與所述第1相位為反相位的第2組。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的電容式觸碰訊號偵測裝 置，其中施加至位於所述列[j-1]的所述非感測墊及位於所述列[j+1]的所述非感測墊的所述第2電壓的交替電壓的相位、與施加至位於所述列[1]至列[j-2]的所述非感測墊及位於所述列[j+2]至列[m]的所述非感測墊的所述第2電壓的交替電壓的相位彼此保持反相位的關係。
  25. 如申請專利範圍第14項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中所述非感測墊為位於所述列[j-1]及所述列[j+1]的多個觸碰偵測感測器，施加至所述非感測墊的所述第2電壓為交替電壓。
  26. 如申請專利範圍第14項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中除所述感測墊及所述非感測墊以外的所有觸碰偵測感測器保持直流電位或浮動狀態，所述直流電位包含零伏特或接地。
  27. 如申請專利範圍第14項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中於所述感測墊與所述非感測墊以列為單位可變時，若所述感測墊為位於列[1]的多個觸碰偵測感測器，則所述非感測墊為位於列[2]至列[m]之間的多個觸碰偵測感測器。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中若以定位有所述感測墊的列[1]為基準而將所述非感測墊確定為前方及後方各一個列，則定位有所述非感測墊的列分別為列[2]及列[m]。
  29. 如申請專利範圍第27項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中若以定位有所述感測墊的列[1]為基準而將所述非感測墊 確定為前方及後方多個列，則所述前方的列是指自位於中央的列位於所述列[m]之間的多個列，所述後方的列是指自所述列[2]位於定位於所述中央的列的多個列。
  30. 如申請專利範圍第14項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中於所述感測墊與所述非感測墊以列為單位可變時，若所述感測墊為位於列[m]的多個觸碰偵測感測器，則所述非感測墊為位於列[1]至列[m-1]之間的多個觸碰偵測感測器。
  31. 如申請專利範圍第30項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中若以定位有所述感測墊的列[m]為基準而將所述非感測墊設定為前方及後方各一個列，則定位有所述非感測墊的列分別為列[m-1]及列[1]。
  32. 如申請專利範圍第30項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中若以定位有所述感測墊的列[m]為基準而將所述非感測墊確定為前方及後方多個列，則所述前方的列是指自位於中央的列位於所述列[m-1]之間的多個列，所述後方的列是指自所述列[1]位於定位於所述中央的列的多個列。
  33. 如申請專利範圍第27項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中若所述感測墊為位於列[1]的多個觸碰偵測感測器，則所述感測等效電容器包含與連接於位於定位有所述感測墊的第1行的下一行即第2行的多個觸碰偵測感測器的多個感測器訊號線的線間電容。
  34. 如申請專利範圍第33項所述的電容式觸碰訊號偵測裝 置，其中位於所述第2行的所述觸碰偵測感測器的感測器訊號線以所述第2行的觸碰偵測感測器為基準而形成至左側及右側。
  35. 如申請專利範圍第34項所述的電容式觸碰訊號偵測裝置，其中形成於所述右側的感測器訊號線與所述觸碰驅動積體電路連接，形成於所述左側的感測器訊號線以與所述第1行的列[1]的感測器訊號線隔開固定間隔的方式配置而被施加所述第2電壓。
  36. 一種電容式觸碰訊號偵測方法，其偵測如人體的手指或類似於此的導電體的觸碰輸入單元是否觸碰包含矩陣形態的多個觸碰偵測感測器的觸碰面板，所述電容式觸碰訊號偵測方法的特徵在於包含：將所述觸碰偵測感測器中的至少一個以上的感測墊充電為第1電壓的步驟；對所述觸碰偵測感測器中的至少一個以上的非感測墊施加第2電壓的步驟；及於觸碰驅動積體電路中，利用形成至所述感測墊與所述非感測墊之間的至少一個以上的感測等效電容器偵測有無因所述觸碰輸入單元的接近發生的觸碰的步驟；且所述感測等效電容器的大小藉由將所述感測墊充電為所述第1電壓且對所述非感測墊施加所述第2電壓而確定，其中將所述第2電壓施加至除所述感測墊以外的所有所述非感測墊而使所述觸碰面板以全驅動狀態進行動作，或者是所述非感測墊中的一部分連接至所述第2電壓，所述非感測 墊中的一部分連接至直流電源或保持浮動狀態而使所述觸碰面板以塊驅動狀態進行動作。
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