TWI459268B - 觸控感測裝置 - Google Patents

Description

觸控感測裝置

本發明係與液晶顯示器有關；具體而言，本發明係關於一種能夠有效降低面板及環境所產生之雜訊的互感式電容觸控感測裝置。

隨著科技快速發展，薄膜電晶體液晶顯示器(TFT LCD)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組之一，其性能之優劣也直接影響液晶顯示器之整體效能。

一般而言，傳統具有互感式電容觸控功能的液晶顯示器包含有顯示面板、導電薄膜感應器(ITO sensor)以及觸控控制晶片。其中，導電薄膜感應器包含有複數條感測線及複數條驅動線，而觸控控制晶片則包含有複數個接腳。該等感測線分別耦接該等接腳。當驅動線傳送一驅動脈衝並於感測線耦合一微小電壓後，觸控控制晶片將會感測耦合電壓並根據耦合電壓的大小去判斷導電薄膜感應器是否被觸控。

然而，上述傳統的液晶顯示器觸控感測方式具有某些嚴重的缺點，例如掃瞄速率太低、顯示面板所產生的雜訊嚴重影響觸控控制晶片的運作，甚至導致觸控點之誤判。有些系統為了避開面板所產生的雜訊而在導電薄膜感應器與面板之間多設置一層絕緣物質，然而，這種做法將會增加成本，並且導致整個面板裝置之厚度增加，不利於機構之設計。

因此，本發明提出一種互感式電容觸控感測裝置，以解決上述問題。

本發明之一範疇在於提供一種觸控感測裝置。於一實施例中，該觸控感測裝置包含複數個接腳、邏輯控制模組、至少一驅動/感測控制模組、至少一放大模組、至少一儲存控制模組及類比/數位轉換模組。邏輯控制模組係用以產生不同控制時序之複數個控制訊號。該等控制訊號包含驅動/感測控制訊號、放大控制訊號及儲存控制訊號。驅動/感測控制模組係耦接至邏輯控制模組及該等接腳，並係用以依照驅動/感測控制訊號控制該等接腳分別執行複數種接腳功能，致使該等接腳能夠自導電薄膜感應器之複數條感測線感測到複數個感測電壓。放大模組係耦接至邏輯控制模組及驅動/感測控制模組，並係用以自驅動/感測控制模組接收該等感測電壓中之一感測電壓，並依照放大控制訊號將感測電壓與預設電壓相減並放大後，輸出放大後之類比資料。儲存控制模組係耦接至邏輯控制模組及放大模組，並係用以依照儲存控制訊號儲存放大後之類比資料。類比/數位轉換模組係耦接於邏輯控制模組與儲存控制模組之間，用以將放大後之類比資料轉換成數位資料，並將數位資料輸出至邏輯控制模組。

於一實施例中，放大模組包含兩輸入端及一輸出端，該兩輸入端分別耦接驅動/感測控制模組及預設電壓，輸出端耦接儲存控制模組。

於一實施例中，觸控感測裝置進一步包含第一開關。第一開關之一端耦接於驅動/感測控制模組與放大模組之間，另一端耦接至接地端。當第一開關開啟時，感測電壓係從驅動/感測控制模組輸出至放大模組；當放大模組接收到感測電壓後，第一開關關閉以進行導電薄膜放電(ITO discharge)。

於一實施例中，儲存控制模組至少包含儲存開關及儲存電容。儲存開關之一端耦接於放大模組與類比/數位轉換模組之間，另一端耦接至儲存電容，並且儲存電容耦接至接地端。

於一實施例中，當儲存開關關閉時，放大模組所輸出之放大後之類比資料係透過儲存開關傳送至儲存電容。

於一實施例中，當儲存電容接收到放大後之類比資料後，儲存開關開啟以使得放大後之類比資料儲存於儲存電容中。

於一實施例中，觸控感測裝置進一步包含第二開關。第二開關之一端耦接於儲存控制模組與類比/數位轉換模組之間，另一端耦接至接地端。當第二開關開啟時，放大後之類比資料係從儲存控制模組輸出至類比/數位轉換模組。

於一實施例中，觸控感測裝置進一步包含第三開關。第三開關耦接於放大模組與儲存控制模組之間。當第三開關開啟時，放大模組停止輸出放大後之類比資料。

於一實施例中，該等接腳功能包含驅動功能、感測功能、接地功能及浮接功能。

於一實施例中，邏輯控制模組包含數位濾波單元，用以對類比/數位轉換模組所輸入之數位資料進行數位濾波。

相較於先前技術，根據本發明之觸控感測裝置係利用單端輸入(single-ended)放大器及儲存控制模組實現類比濾波功能，並可結合邏輯控制模組所具有之數位濾波功能，不僅能夠有效地降低液晶顯示面板及外在環境所產生之雜訊對於觸控感測裝置感測觸控點時的干擾，亦不會導致整個系統的資料傳送回報速率(reporting rate)降低及電力消耗(power consumption)增加，故觸控感測裝置能夠更為準確地對於觸控顯示面板進行觸控點的感測，以大幅減少其誤判之機率。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

根據本發明之一具體實施例為觸控感測裝置。於此實施例中，該觸控感測裝置可以是互感式電容觸控感測裝置，但不以此為限。

請參照圖1，圖1係繪示本發明之觸控感測裝置1對於顯示面板進行觸控點感測之示意圖。如圖1所示，液晶顯示器包含有導電薄膜感應器100以及觸控感測裝置1。至於液晶顯示面板一般是貼合在導電薄膜感應器100下，但不以此為限。觸控感測裝置1包含有邏輯控制模組10、複數個接腳20、至少一驅動/感測控制模組30、至少一放大模組40、至少一儲存控制模組50及類比/數位轉換模組60。

其中，接腳20耦接至驅動/感測控制模組30；驅動/感測控制模組30耦接至邏輯控制模組10、接腳20及放大模組40；放大模組40耦接至邏輯控制模組10、驅動/感測控制模組30及儲存控制模組50；儲存控制模組50耦接至邏輯控制模組10、放大模組40及類比/數位轉換模組60；類比/數位轉換模組60耦接至邏輯控制模組10及儲存控制模組50。

於此實施例中，邏輯控制模組10係用以產生不同控制時序之複數個控制訊號並將其輸出至驅動/感測控制模組30、放大模組40及儲存控制模組50。實際上，該等控制訊號可包含有驅動/感測控制訊號、放大控制訊號及儲存控制訊號，但不以此為限。

如圖1所示，導電薄膜感應器100包含有互相垂直分布的複數條感測線80及複數條驅動線90。需說明的是，驅動線90與感測線80是可互換的，也就是說圖1中的90實際上也可當感測線，圖1中的80實際上也可當驅動線，可由觸控感測裝置1所控制。

需說明的是，該等接腳20不只具有單一種功能，而是可以視實際需求於不同功能之間進行切換，例如驅動(driving)功能、感測(sensing)功能、接地(ground)功能或浮接(floating)功能，但不以此為限。每一個驅動/感測控制模組30係根據該等控制訊號中之感測控制訊號控制該等接腳20執行感測功能，以透過導電薄膜感應器100之該等感測線80或90感測到複數筆類比資料。

舉例而言，如圖2所示，假設該等接腳20包含有接腳S1~S3，驅動/感測控制模組30包含有第一組開關SW11~SW13、第二組開關SW21~SW23及第三組開關SW31~SW33。其中，第一組開關SW11~SW13係耦接並對應於接腳S1；第二組開關SW21~SW23係耦接並對應於接腳S2；第三組開關SW31~SW33係耦接並對應於接腳S3。實際上，接腳以及其相對應之開關組的數目可視實際需求而調整，並不以此例為限。

在此，以接腳S1與相對應的第一組開關SW11~SW13為例進行說明。當開關SW11關閉且開關SW12及SW13開啟時，接腳S1即透過感測線80或90對導電薄膜感應器100執行感測功能以得到第一感測電壓，並透過開關SW11將第一感測電壓輸出至放大模組40。當開關SW12關閉且開關SW11及SW13開啟時，接腳S1即自邏輯控制模組10接收驅動脈波訊號以執行驅動功能。當開關SW13關閉且開關SW11及SW12開啟時，接腳S1即耦接至接地端以執行接地功能。

同理，對於接腳S2與相對應的第二組開關SW21~SW23而言，當開關SW21關閉且開關SW22及SW23開啟時，接腳S2即透過感測線80或90對導電薄膜感應器100執行感測功能以得到第二感測電壓，並透過開關SW21將第二感測電壓輸出至放大模組40。當開關SW22關閉且開關SW21及SW23開啟時，接腳S2即自邏輯控制模組10接收驅動脈波訊號以執行驅動功能。當開關SW23關閉且開關SW21及SW22開啟時，接腳S2即耦接至接地端以執行接地功能。至於接腳S3與相對應的第三組開關SW31~SW33之運作情形亦可依上述類推，故於此不另贅述。

於此實施例中，放大模組40包含兩輸入端及輸出端。舉例而言，如圖2所示，放大模組40之正輸入端+耦接至驅動/感測控制模組30，放大模組40之負輸入端－耦接至預設電壓V_R ，放大模組40之輸出端透過開關SW7耦接至儲存控制模組50。放大模組40透過正輸入端+自驅動/感測控制模組30接收感測電壓(亦即第一感測電壓、第二感測電壓或第三感測電壓)，並依照該等控制訊號中之放大控制訊號將此感測電壓與預設電壓V_R 相減並放大後，再由輸出端輸出放大後之類比資料。於實際應用中，放大模組40可為單端輸入式(single-ended)放大器，亦可將放大模組40之正輸入端+耦接至預設電壓V_R ，負輸入端一耦接至驅動/感測控制模組30。預設電壓V_R 可視實際需求而調整，並無特定之限制。

如圖2所示，觸控感測裝置1更包含有第一開關SW4。第一開關SW4之一端耦接於驅動/感測控制模組30與放大模組40之間，其另一端則耦接至接地端。以第一感測電壓為例，當第一開關SW4開啟時，第一感測電壓即可從驅動/感測控制模組30輸出至放大模組40；當放大模組40接收到第一感測電壓後，第一開關SW4將會關閉並控制導電薄膜感應器100執行放電(discharge)程序，藉以避免環境雜訊干擾控制晶片的運作及導電薄膜感應器100上殘留的電荷影響到接腳20感測時之準確性。

如圖2所示，觸控感測裝置1更包含有耦接於放大模組40之輸出端與儲存控制模組50之間的第三開關SW7。觸控感測裝置1藉由第三開關SW7的開啟或關閉，即可控制放大後之類比資料是否可以進入後面的儲存控制模組50及類比/數位轉換模組60。當第三開關SW7關閉時，放大模組40之輸出端所輸出的放大後之類比資料即可透過第三開關SW7傳送至儲存控制模組50；當第三開關SW7開啟時，放大模組40停止輸出放大後之類比資料至儲存控制模組50。

當放大模組40之輸出端所輸出的放大後之類比資料透過第三開關SW7傳送至儲存控制模組50後，儲存控制模組50將會依照儲存控制訊號儲存放大後之類比資料。舉例而言，如圖2所示，儲存控制模組50可包含有儲存開關SW6及儲存電容C。儲存開關SW6之一端耦接於放大模組40與類比/數位轉換模組60之間，另一端則耦接至儲存電容C，並且儲存電容C耦接至接地端。當儲存開關SW6關閉時，放大模組40所輸出的放大後之類比資料能夠透過儲存開關SW6傳送至儲存電容C。當儲存電容C接收到放大後之類比資料後，儲存開關SW6將會開啟以使得放大後之類比資料儲存於儲存電容C中。

如圖2所示，觸控感測裝置1更包含有第二開關SW5。第二開關SW5之一端耦接於儲存控制模組50與類比/數位轉換模組60之間，另一端則耦接至接地端。當第二開關SW5開啟時，儲存控制模組50所儲存的放大後之類比資料得以從儲存控制模組50輸出至類比/數位轉換模組60。當儲存控制模組50所儲存的放大後之類比資料已輸出之後，儲存控制模組50內即不再儲存有放大後之類比資料，第二開關SW5將會關閉，致使儲存電容C執行放電程序，以消除儲存電容C上殘留的電荷，避免儲存電容C之後再次儲存另一筆放大後之類比資料時受到這些殘留電荷之影響。

接著，當類比/數位轉換模組60接收到放大後之類比資料後，類比/數位轉換模組60即會將放大後之類比資料轉換成數位資料，並將轉換後的數位資料輸出至邏輯控制模組10。

觸控感測裝置1除了可根據上述運作方式實現類比濾波功能外，觸控感測裝置1之邏輯控制模組10亦可包含數位濾波單元102。數位濾波單元102係用以對類比/數位轉換模組60所輸入之數位資料進行數位濾波，以更進一步減少液晶顯示面板及外在環境所產生之雜訊對於觸控感測裝置1感測觸控點時的干擾。

需說明的是，上述實施例中所提到的觸控感測裝置1中之所有開關的開啟或關閉順序及方式並不以此為限，亦可視實際需求進行調整，以提升裝置的掃瞄速度及回報速率。

相較於先前技術，根據本發明之觸控感測裝置係利用單端輸入放大器及儲存控制模組實現類比濾波功能，並可結合邏輯控制模組所具有之數位濾波功能，不僅能夠有效地降低液晶顯示面板及外在環境所產生之雜訊對於觸控感測裝置感測觸控點時的干擾，亦不會導致整個系統的資料傳送回報速率降低及電力消耗增加，故觸控感測裝置能夠更為準確地對於觸控顯示面板進行觸控點的感測，以大幅減少其誤判之機率。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。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之專利範圍的範疇內。

1．．．觸控感測裝置

10．．．邏輯控制模組

20、S1~S3．．．接腳

30．．．驅動/感測控制模組

100．．．導電薄膜感應器

40．．．放大模組

50．．．儲存控制模組

60．．．類比/數位轉換模組

80．．．感測線

90．．．驅動線

102．．．數位濾波單元

V_R ．．．預設電壓

+．．．正輸入端

－．．．負輸入端

SW11~SW13、SW21~SW23、SW31~SW33．．．開關

C．．．儲存電容

SW4．．．第一開關

SW5．．．第二開關

SW6．．．儲存開關

SW7．．．第三開關

圖1係繪示本發明之觸控感測裝置對導電薄膜感應器進行觸控點感測之示意圖。

圖2係繪示本發明之觸控感測裝置之實施例示意圖。

1．．．觸控感測裝置

10．．．邏輯控制模組

20．．．接腳

30．．．驅動/感測控制模組

100．．．導電薄膜感應器

40．．．放大模組

50．．．儲存控制模組

60．．．類比/數位轉換模組

80．．．感測線

90．．．驅動線

Claims (9)

1. 一種觸控感測裝置，包含：複數個接腳；一邏輯控制模組，用以產生不同控制時序之複數個控制訊號，該等控制訊號包含一驅動/感測控制訊號、一放大控制訊號及一儲存控制訊號；至少一驅動/感測控制模組，耦接至該邏輯控制模組及該等接腳，用以依照該驅動/感測控制訊號控制該等接腳分別執行複數種接腳功能，致使該等接腳能夠自一導電薄膜感應器之複數條感測線感測到複數個感測電壓；至少一放大模組，耦接至該邏輯控制模組及該驅動/感測控制模組，該放大模組自該驅動/感測控制模組接收該等感測電壓中之一感測電壓，並依照該放大控制訊號將該感測電壓與一預設電壓相減並放大後，輸出一放大後之類比資料；至少一儲存控制模組，耦接至該邏輯控制模組及該放大模組，用以依照該儲存控制訊號儲存該放大後之類比資料；以及一類比/數位轉換模組，耦接於該邏輯控制模組與該儲存控制模組之間，用以將該放大後之類比資料轉換成一數位資料，並將該數位資料輸出至該邏輯控制模組；其中，該放大模組包含兩輸入端及一輸出端，該兩輸入端分別耦接該驅動/感測控制模組及該預設電壓，該輸出端耦接該儲存控制模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該邏輯控制 模組包含一數位濾波單元，用以對該類比/數位轉換模組所輸入之該數位資料進行數位濾波。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，進一步包含：一第一開關，其一端耦接於該驅動/感測控制模組與該放大模組之間，另一端耦接至接地端，當該第一開關開啟時，該感測電壓係從該驅動/感測控制模組輸出至該放大模組；當該放大模組接收到該感測電壓後，該第一開關關閉以進行一導電薄膜放電(ITO discharge)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該儲存控制模組至少包含一儲存開關及一儲存電容，該儲存開關之一端耦接於該放大模組與該類比/數位轉換模組之間，另一端耦接至該儲存電容，並且該儲存電容耦接至接地端。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控感測裝置，其中當該儲存開關關閉時，該放大模組所輸出之該放大後之類比資料係透過該儲存開關傳送至該儲存電容。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控感測裝置，其中當該儲存電容接收到該放大後之類比資料後，該儲存開關開啟以使得該放大後之類比資料儲存於該儲存電容中。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，進一步包含：一第二開關，其一端耦接於該儲存控制模組與該類比/數位轉換模組之間，另一端耦接至接地端，當該第二開關開啟時，該放大後之類比資料係從該儲存控制模組輸出至該類比/數位轉換模組。
8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，進一步包含：一第三開關，耦接於該放大模組與該儲存控制模組之間，當該第三開關開啟時，該放大模組停止輸出該放大後之類比資料。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該等接腳功能包含驅動功能、感測功能、接地功能及浮接功能。