電容式觸控顯示裝置的製作方法
2023-10-04 18:46:49 1
專利名稱：電容式觸控顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明是與液晶顯示器有關；具體而言，本發明是關於一種電容式觸控顯示裝置，其通過交錯式的電極排列方式，使得同一時間下相鄰感測線所感測出的感測電壓可分別來自提供不同驅動電壓的不同驅動線，以提升其信噪比(Signal-Noise Ratio, SNR)。
背景技術：
隨著科技快速發展，薄膜電晶體液晶顯示器(TFT IXD)已逐步取代傳統顯示器，並已廣泛應用於電視、平面顯示器、行動電話、平板電腦以及投影機等各種電子產品上。對於具有觸控功能的薄膜電晶體液晶顯示器而言，觸控感測器是其重要的模塊之一，其性能的優劣也直接影響液晶顯示器的整體效能。如圖1所示，一般用以感測形成於電容式觸控面板上的觸控點的電容式觸控感測器包含有彼此垂直排列的驅動電極(driving electrode)DE與感測電極(sensingelectrode) SE,其中驅動電極DE與感測電極SE彼此重疊(overlap)的部分稱之為節點(node) NO,而互感式(mutual capacitance type)電容觸控感測法即感測觸控面板上每一節點的電容變化量。假設電容式觸控感測器包含有J個驅動電極與K個感測電極，故總共形成有(J X K)個節點。由於每個驅動電極均會提供一驅動電壓且與K個感測電極相交，因此每個節點均會耦合出一互感電容Cm，且每個互感電容Cm均會耦合出感測電壓。當電容式觸控面板被觸碰時，對應於觸碰處的節點的互感電容Cm將會隨之改變，其耦合出的感測電壓也會改變，故可利用此一特性去判斷電容式觸控面板是否有被觸碰。於同一時間下，相鄰感測電極所感測出的感測電壓均來自同一驅動電極，再配合感測電路進行感測。感測電路的感測方法可以是電流感測式、電荷轉移式或電壓感測式，且該些感測方法又可採用單端輸入或差動輸入的形式，其中以差動輸入的形式的抗噪聲效果最好。舉例而言，如圖2所示，電容式觸控感測器CT包含有8條驅動線YO Y7與8條感測線XO X7，故總共形成有64個節點N00、N10、N20、· · ·、N67、N77。然而，由於相鄰的感測線XO及Xl於同一時間所感測出的感測電壓Vstl與Vsi分別為節點N00及NlO耦合自同一驅動線YO所提供的驅動電壓VDQ，亦即相鄰感測電極XO及Xl所感測出的感測電壓Vstl與Vsi均具有相同相位，因此，雖然感測電路SC將差動輸入的相鄰感測線XO及Xl的感測電壓Vso與Vsi相減後能夠降低噪聲的影響程度，但具有相同相位的信號相減後本身的強度也會被降低，故其信噪比並無法有效獲得顯著提升，導致電容式觸控顯示裝置的效能受到限制。有鑑於此，本發明提出一種電容式觸控顯示裝置，以解決上述問題。
發明內容
本發明的一範疇在於提供一種電容式觸控顯示裝置。於一實施例中，電容式觸控顯示裝置至少包含電容式觸控面板及電容式觸控感測器。電容式觸控感測器設置於電容式觸控面板上，用以感測形成於電容式觸控面板上的觸控點。電容式觸控感測器包含有複數條驅動線、複數條感測線及感測電路。該複數條驅動線包含依第一方向相鄰排列的第一驅動線與第二驅動線。於一時間下，第一驅動線及第二驅動線分別用以輸入具有不同相位及不同電壓的第一驅動電壓及第二驅動電壓。該複數條感測線包含依第二方向相鄰排列的第一感測線與第二感測線。第一感測線與第一驅動線重疊形成第一節點而未與第二驅動線重疊，第二感測線與第二驅動線重疊形成第二節點而未與第一驅動線重疊。第一節點與第二節點分別耦合出第一互感電容與第二互感電容，且第一互感電容與第二互感電容分別耦合出第一感測電壓與第二感測電壓，並分別由第一感測線與第二感測線輸出第一感測電壓與第二感測電壓。感測電路接收第一感測電壓與第二感測電壓並將第一感測電壓與第二感測電壓相減，以得到感測電壓差值。於一實施例中，當感測電路得到的感測電壓差值增大時，感測電壓差值相對應的信噪比亦隨之增大。於一實施例中，若該第一驅動電壓與該第二驅動電壓均具有正相位，該感測電壓差值趨近於該第一感測電壓減去該第二感測電壓的值，且該感測電壓差值對應於一第一信噪比。 於一實施例中，若該第一驅動電壓具有正相位且該第二驅動電壓為零，該感測電壓差值趨近於該第一感測電壓的值，且該感測電壓差值對應於一第二信噪比。該第二信噪比大於該第一信噪比。於一實施例中，若該第一驅動電壓具有正相位且該第二驅動電壓具有負相位，該感測電壓差值趨近於該第一感測電壓加上該第二感測電壓的值，且該感測電壓差值對應於一第三信噪比。該第三信噪比大於該第一信噪比。於一實施例中，若該第一驅動電壓為零且該第二驅動電壓具有負相位，該感測電壓差值趨近於該第二感測電壓的值，且該感測電壓差值對應於一第四信噪比。該第四信噪比大於該第一信噪比。於一實施例中，該感測電路包含一差動放大單元，該差動放大單元包含一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，當該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第一感測電壓與該第二感測電壓後，該差動放大單元將該第一感測電壓減去該第二感測電壓以得到該感測電壓差值並將該感測電壓差值放大後，由該輸出端輸出放大後的該感測電壓差值。相較於現有技術，根據本發明的電容式觸控顯示裝置通過電容式觸控感測器的電極排列方式的改變，將原本傳統電極的規則式排列改為交錯式排列，使得同一時間下相鄰感測電極所感測出的感測電壓可分別來自提供不同驅動電壓的不同驅動電極，亦即相鄰感測電極所感測出的感測電壓可具有不同相位，因此，感測電路將差動輸入的相鄰感測電極的感測電壓相減後不僅能夠有效降低噪聲的影響，並且信號本身強度不會被降低，故其信噪比可有效獲得顯著提升。由此，本發明的電容式觸控感測器能夠更為準確地對於電容式觸控面板進行觸碰點的感測，以大幅減少其誤判的機率。關於本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
圖1是繪示傳統上於驅動電極與感測電極重疊形成的節點上耦合出互感電容的示意圖。圖2是繪示傳統的電容式觸控顯示裝置的驅動電極與感測電極重疊形成的節點排列示意圖。圖3是繪示本發明的電容式觸控顯示裝置的驅動電極與感測電極的節點排列示意圖。圖4繪示本發明的驅動電極與感測電極的布局的一實施例。圖5A至圖51則分別繪示各種具有不同型式的節點。圖6繪示本發明的驅動電極與感測電極的布局的另一實施例。圖7繪示感測線數目與圖2相同但驅動線數目較圖2倍增的實施例。主要元件符號說明DE:驅動電極SE:感測電極NO:節點Cm:互感電容YO Y7:驅動線XO X15:感測線N00、· · ·、N 157 :節點Cl C2 :電容VD0, Vd1:驅動電壓CT 電容式觸控感測器SC:感測電路DA:差動放大單元+ :第一輸入端-:第二輸入端OUT :輸出端Al A4 :放大器Sffl SW4 :開關
具體實施例方式根據本發明的一具體實施例為電容式觸控顯示裝置。於此實施例中，該電容式觸控顯示裝置至少包含有電容式觸控面板及電容式觸控感測器，電容式觸控感測器可採用互感式(mutual capacitance type)觸控感測法感測形成於電容式觸控面板上的觸控點,但不以此為限。請參照圖3，圖3是繪示本發明的電容式觸控顯示裝置的驅動線(電極)與感測線(電極)的節點交錯排列的示意圖。如圖3所示，驅動線YO Y7與感測線XO X15總共形成有64個節點N00、N20、. . .、N11、N31、. . .、N137、N157。相較於圖2的現有技術，圖3的節點數目及驅動線數目雖然與圖2所示一樣，但圖3的感測線數目明顯較圖2所示的感測線數目多出一倍，並且每一驅動線並不會與每一感測線均重疊形成節點，而每一感測線亦不會與每一驅動線均重疊形成節點。請參照圖4，圖4是繪示本發明的驅動線與感測線的布局(layout)的一種型式。需說明的是，限於篇幅，圖4僅繪製上半部的驅動線YO Y3的部分。更詳細地說，以相鄰的兩條驅動線YO與Yl為例，驅動線YO分別與感測線X0、X2、X4、…、X12及X14重疊形成節點N00、N20、MO、· · ·、N120及N140,而驅動線Yl則分別與感測線 Χ1、Χ3、Χ5、· · ·、X13 及 X15 重疊形成節點 Nil、N31、N51、· · ·、N131 及 N151，其餘均可依此類推，於此不另行贅述。若以相鄰的兩條感測線XO與Xl為例，感測線XO分別與驅動線Y0、Y2、Y4及Υ6重疊形成節點Ν00、Ν02、Ν04及Ν06，而感測線Xl分別與驅動線Υ1、Υ3、Υ5及Υ7重疊形成節點N11、N13、N15及N17，其餘均可依此類推，於此不另行贅述。需特別說明的是，於同一時間下，相鄰的兩條驅動線YO與Yl是用以分別輸入具有不同相位及不同電壓的驅動電壓Vdci及VD1。於實際應用中，於同一時間下的驅動電壓Vdci及Vdi的大小可視實際需求進行調整，只要驅動電壓Vdci的相位與Vdi的相位有所不同即可。由於驅動線YO輸入的驅動電壓Vdq流經與感測線XO重疊形成的節點N00，故將於節點NOO處耦合出互感電容Cm，並進而於感測線XO上耦合出感測電壓VsOO。至於驅動線Yl輸入的驅動電壓Vdi流經與感測線Xl重疊形成的節點NI I，故將於節點Nll處耦合出互感電容Cm，並進而於感測線Xl上耦合出感測電壓VslI。因此，感測電路SC分別自感測線XO及感測線Xl接收到感測電壓VsOO及VslI，並將感測電壓VsOO與Vsll相減以得到感測電壓差值。需說明的是，感測電路SC所得到的感測電壓差值將會影響其信噪比的大小，當感測電壓差值增加時，其信噪比亦會隨之變大。於實際應用中，感測電路SC包含差動放大單元DA，且差動放大單元DA包含第一輸入端+、第二輸入端-及輸出端OUT。當第一輸入端+及第二輸入端-分別接收感測電壓VsOO與Vsll後，差動放大單元DA將感測電壓VsOO減去Vsll以得到感測電壓差值並將感測電壓差值放大後，由輸出端OUT輸出放大後的感測電壓差值，並經過後續的信號處理程序後，據以判斷電容式觸控面板是否被觸碰。 接下來，將通過幾個不同實際情況說明相鄰驅動線所輸入的具有不同相位及不同電壓的驅動電壓對其信噪比的影響。於第一種情況下，假設於同一時間下，驅動線YO所輸入的驅動電壓Vdci與驅動線Yl所輸入的驅動電壓Vdi均具有正相位，由於兩者的噪聲將會大致相互抵銷，感測電路SC所得到的感測電壓差值Λ Vsl趨近於感測線XO的感測電壓VsOO減去感測線Xl的感測電壓Vsll的值，且感測電壓差值AVsl對應於第一信噪比SNRl。同理，驅動電壓Vdci與Vdi均具有負相位的情況亦類似，於此不另行贅述。於第二種情況下，假設於同一時間下，驅動線YO所輸入的驅動電壓Vdci具有正相位，而驅動線Yl所輸入的驅動電壓Vdi為零，由於兩者的噪聲將會大致相互抵銷，感測電路SC所得到的感測電壓差值AVs2趨近於感測線XO的感測電壓VsOO的值，且感測電壓差值AVs2對應於第二信噪比SNR2。相較於第一種情況，由於感測電壓VsOO不必減去同相位的感測電壓Vsll，感測電壓差值Λ Vs2會比感測電壓差值AVsl來得大，故第二信噪比SNR2應該會比第一信噪比SNRl來得大。於第三種情況下，假設於同一時間下，驅動線YO所輸入的驅動電壓Vdci具有正相位，而驅動線Yl所輸入的驅動電壓Vdi具有負相位，由於兩者的噪聲將會大致相互抵銷，感測電路SC所得到的感測電壓差值Λ Vs3趨近於感測線XO的感測電壓VsOO加上感測線Xl的感測電壓Vsll的值，且感測電壓差值AVs3對應於第三信噪比SNR3。相較於第一種情況，由於感測電壓VsOO不必與感測電壓Vsll相減，而是與感測電壓Vsll相加，感測電壓差值AVs3會比感測電壓差值AVsl來得大，故第三信噪比SNR3應該會比第一信噪比SNRl來得大。同理，驅動線YO所輸入的驅動電壓Vdci具有負相位，而驅動線Yl所輸入的驅動電壓Vdi具有正相位的情況亦類似，於此不另行贅述。於第四種情況下，假設於同一時間下，驅動線YO所輸入的驅動電壓Vdci為零，而驅動線Yl所輸入的驅動電壓Vdi具有負相位，由於兩者的噪聲將會大致相互抵銷，感測電路SC所得到的感測電壓差值AVs4趨近於感測線Xl的感測電壓Vsll的值，且感測電壓差值AVs4對應於第四信噪比SNR4。相較於第一種情況，由於感測電壓Vsll不必與同相位的感測電壓VsOO相減，感測電壓差值AVs4會比感測電壓差值AVsl來得大，故第四信噪比SNR4應該會比第一信噪比SNRl來得大。至於圖5A至圖51則分別繪示各種具有不同型式的節點NOO及NI I，通過改變電極形狀的方式以增加其接觸面積，但不以此為限。圖6繪示本發明的驅動線與感測線的布局(layout)的另一種型式。需說明的是，限於篇幅，圖6僅繪製上半部的驅動線YO Y3的部分。於本發明的上述實施例中，均為驅動線數目與現有技術(圖2) —致，但感測線數目較現有技術(圖2)的感測線數目多出一倍的情形。實際上，本發明亦包含感測線數目與現有技術(圖2) —致，但驅動線數目較現有技術(圖2)的驅動線數目多出一倍的情形。請參照圖7，圖7所繪示的即是感測線數目與現有技術(圖2)相同但驅動線數目較現有技術(圖2)倍增的實施例。需說明的是，限於篇幅，圖7僅繪製左半部的感測線XO X3的部分。與上述實施例不同 的是，若以圖7中的相鄰的兩條感測線XO與Xl為例，感測線XO分別與驅動線Y0、Y2、Y4及Υ6重疊形成節點Ν00、Ν02、Ν04及Ν06，而感測線Xl則分別與驅動線Υ1、Υ3、Υ5及Υ7重疊形成節點Ν11、Ν13、Ν15及Ν17。若以相鄰的兩條驅動線YO與Yl為例，驅動線YO分別與感測線XO及Χ2重疊形成節點NOO及Ν20，而驅動線Yl分別與感測線Xl及Χ3重疊形成節點Nll及Ν31，其餘均可依此類推，於此不另行贅述。需特別說明的是，於同一時間下，相鄰的兩條驅動線YO與Yl用以分別輸入具有不同相位及不同電壓的兩驅動電壓。於實際應用中，於同一時間下的兩驅動電壓的大小可視實際需求進行調整，只要兩驅動電壓的相位有所不同即可使得相鄰感測線XO與Xl所感測出的感測電壓具有不同相位，因此，當感測電路將差動輸入的相鄰感測電極XO與Xl的感測電壓相減後，不僅能夠有效降低噪聲的影響，信噪比亦可獲得顯著提升。相較於現有技術，根據本發明的電容式觸控顯示裝置通過電容式觸控感測器的電極排列方式的改變，將原本傳統電極的規則式排列改為交錯式排列，使得同一時間下相鄰感測電極所感測出的感測電壓可分別來自提供不同驅動電壓的不同驅動電極，亦即相鄰感測電極所感測出的感測電壓可具有不同相位，因此，感測電路將差動輸入的相鄰感測電極的感測電壓相減後不僅能夠有效降低噪聲的影響，並且信號本身強度不會被降低，故其信噪比可有效獲得顯著提升。由此，本發明的電容式觸控感測器能夠更為準確地對於電容式觸控面板進行觸碰點的感測，以大幅減少其誤判的機率。通過以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發明的特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明的範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請的專利範圍的範疇內。
權利要求
1.一種電容式觸控顯示裝置，包含 一電容式觸控面板；以及 一電容式觸控感測器，設置於該電容式觸控面板上，該電容式觸控感測器包含 複數條驅動線，包含依一第一方向相鄰排列的一第一驅動線與一第二驅動線，於一時間下，該第一驅動線及該第二驅動線分別用以輸入具有不同相位及不同電壓的一第一驅動電壓及一第二驅動電壓； 複數條感測線，包含依一第二方向相鄰排列的一第一感測線與一第二感測線，該第一感測線與該第一驅動線重疊形成一第一節點而未與該第二驅動線重疊，該第二感測線與該第二驅動線重疊形成一第二節點而未與該第一驅動線重疊，該第一節點與該第二節點分別耦合出一第一互感電容與一第二互感電容，且該第一互感電容與該第二互感電容分別耦合出一第一感測電壓與一第二感測電壓，並分別由該第一感測線與該第二感測線輸出該第一感測電壓與該第二感測電壓；以及 一感測電路，耦接至該複數條感測線，該感測電路接收該第一感測電壓與該第二感測電壓並將該第一感測電壓與該第二感測電壓相減，以得到一感測電壓差值。
2.如權利要求1所述的電容式觸控顯示裝置，其中當該感測電路得到的該感測電壓差值增大時，該感測電壓差值相對應的信噪比亦隨之增大。
3.如權利要求1所述的電容式觸控顯示裝置，其中若該第一驅動電壓與該第二驅動電壓均具有正相位，該感測電壓差值趨近於該第一感測電壓減去該第二感測電壓的值，且該感 測電壓差值對應於一第一信噪比。
4.如權利要求1所述的電容式觸控顯示裝置，其中若該第一驅動電壓具有正相位且該第二驅動電壓為零，該感測電壓差值趨近於該第一感測電壓的值，且該感測電壓差值對應於一第二信噪比。
5.如權利要求1所述的電容式觸控顯示裝置，其中若該第一驅動電壓具有正相位且該第二驅動電壓具有負相位，該感測電壓差值趨近於該第一感測電壓加上該第二感測電壓的值，且該感測電壓差值對應於一第三信噪比。
6.如權利要求1所述的電容式觸控顯示裝置，其中若該第一驅動電壓為零且該第二驅動電壓具有負相位，該感測電壓差值趨近於該第二感測電壓的值，且該感測電壓差值對應於一第四信噪比。
7.如權利要求3或4所述的電容式觸控顯示裝置，其中該第二信噪比大於該第一信噪比。
8.如權利要求3或5所述的電容式觸控顯示裝置，其中該第三信噪比大於該第一信噪比。
9.如權利要求3或6所述的電容式觸控顯示裝置，其中該第四信噪比大於該第一信噪比。
10.如權利要求1所述的電容式觸控顯示裝置，其中該感測電路包含一差動放大單元，該差動放大單兀包含一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，當該第一輸入端及該第二輸入端分別接收該第一感測電壓與該第二感測電壓後，該差動放大單元將該第一感測電壓減去該第二感測電壓以得到該感測電壓差值，並將該感測電壓差值放大後，由該輸出端輸出放大後的該感測電壓差值。
全文摘要
一種電容式觸控顯示裝置，包含電容式觸控面板及電容式觸控感測器。電容式觸控感測器包含複數條驅動線、複數條感測線及感測電路。於一時間下，相鄰的第一與第二驅動線用以輸入具有不同相位及不同電壓的第一及第二驅動電壓。第一感測線與第一驅動線重疊形成第一節點而未與第二驅動線重疊，第二感測線與第二驅動線重疊形成第二節點而未與第一驅動線重疊。第一與第二節點耦合出第一與第二互感電容，進而耦合出第一與第二感測電壓，並由第一與第二感測線輸出。感測電路將第一與第二感測電壓相減以得到感測電壓差值。
文檔編號G06F3/044GK103049147SQ201110354778
公開日2013年4月17日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年10月11日
發明者詹前煜, 左克揚 申請人:瑞鼎科技股份有限公司