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TWI439895B - 觸控感測裝置 - Google Patents

觸控感測裝置 Download PDF

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TWI439895B
TWI439895B TW100100186A TW100100186A TWI439895B TW I439895 B TWI439895 B TW I439895B TW 100100186 A TW100100186 A TW 100100186A TW 100100186 A TW100100186 A TW 100100186A TW I439895 B TWI439895 B TW I439895B
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TW
Taiwan
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sensing
control module
control signal
high voltage
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TW100100186A
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English (en)
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Inventor
Chien Yu Chan
Hung Li
Original Assignee
Raydium Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

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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使用中低電壓的感測開關元件以減少使用高壓裝置之面積並降低成本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。
具體而言，觸控感測裝置之接腳可對導電薄膜感應器進行感測功能或驅動功能。當接腳對導電薄膜感應器的感測線進行感測功能時僅需採用中低電壓即可，但當接腳對導電薄膜感應器的驅動線進行驅動功能時，由於接腳需輸出高驅動電壓至導電薄膜感應器的驅動線，故需採用高電壓。由於目前觸控感測裝置並未將其感測開關元件與驅動開關元件加以隔離，為了避免感測開關元件被高驅動電壓所損傷，一般感測開關元件仍需採用高壓元件，導致觸控感測裝置的成本變高。
因此，本發明提出一種能夠減少高壓裝置面積以降低成本之觸控感測裝置，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，觸控感測裝置包含有複數個接腳、邏輯控制模組及至少一驅動/感測控制模組。邏輯控制模組用以產生驅動控制訊號及隔離控制訊號。每一個驅動/感測控制模組耦接至該等接腳及邏輯控制模組，並根據高電壓的驅動控制訊號控制該等接腳中之至少一接腳執行驅動功能，以輸出高壓電位至導電薄膜感應器。驅動/感測控制模組包含有隔離開關、高壓裝置及中低壓裝置，並且隔離開關耦接於高壓裝置與中低壓裝置之間。
於實際應用中，觸控感測裝置進一步包含有電壓轉換器(level shifter)，電壓轉換器耦接於邏輯控制模組與驅動/感測控制模組之間，用以將邏輯控制模組所輸出之中低電壓的隔離控制訊號轉換成高電壓的隔離控制訊號後，並傳送至驅動/感測控制模組。驅動/感測控制模組根據隔離控制訊號開啟隔離開關，藉以將中低壓裝置與高壓裝置隔離，避免高壓電位進入中低壓裝置。
邏輯控制模組傳送感測控制訊號至驅動/感測控制模組，驅動/感測控制模組根據中低電壓的感測控制訊號控制該等接腳執行感測功能，以透過導電薄膜感應器之複數條感測線感測到複數筆類比資料。
相較於先前技術，根據本發明之觸控感測裝置透過邏輯控制模組產生中低電壓的隔離控制訊號，透過電壓轉換器轉換成高電壓的隔離控制訊號並傳送至驅動/感測模組，驅動/感測模組根據高電壓的隔離控制訊號控制隔離開關以隔離中低壓裝置及高壓裝置，避免高壓電位進入中低壓裝置。因此，本發明之觸控感測裝置即可採用中低壓的感測開關元件，故能減少使用高壓裝置的面積，進而降低觸控感測裝置之成本。
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、至少一電壓轉換器(level shifter)40、放大模組50以及類比/數位轉換模組60。其中每一個驅動感測模組30耦接至該等接腳20及放大模組50；電壓轉換器40耦接至驅動感測模組30及邏輯控制模組10；類比/數位轉換模組60耦接至放大模組50及邏輯控制模組10。
觸控感測裝置1所包含的該等接腳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。
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中的驅動線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。
值得注意的是，每一個驅動/感測控制模組30包含有隔離開關SW1、中低壓裝置301及高壓裝置302。隔離開關SW1耦接於中低壓裝置301與高壓裝置302之間。高壓裝置302包含有複數個驅動開關，並且該等驅動開關係使用高壓電位。於實際應用中，觸控感測裝置1所使用之高壓電位係大於5伏特，中低壓電位則小於5伏特，但不以此為限。
於此實施例中，邏輯控制模組10用以產生驅動控制訊號及隔離控制訊號。當邏輯控制模組10傳送中低電壓的驅動控制訊號至電壓轉換器40時，透過電壓轉換器40將中低電壓的驅動控制訊號轉換成高電壓的驅動控制訊號後傳送至驅動/感測控制模組30。驅動/感測控制模組30根據高壓的驅動控制訊號控制該等接腳20中之至少一接腳執行驅動功能，以輸出高壓電位至導電薄膜感應器100之驅動線90。
當輸出電壓為高壓電位時，邏輯控制模組10傳送中低壓的隔離控制訊號至電壓轉換器40，並透過電壓轉換器40將中低電壓的隔離控制訊號轉換成高電壓的隔離控制訊號後，傳送至驅動/感測控制模組30。驅動/感測控制模組30根據高電壓的隔離控制訊號開啟隔離開關SW1，藉以將中低壓裝置301與高壓裝置302隔離，避免高壓電位進入中低壓裝置301。
此外，當邏輯控制模組10傳送中低電壓的感測控制訊號至該至少一驅動/感測控制模組30時，每一個驅動/感測控制模組30根據中低電壓的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之感測線80感測到複數筆類比資料。此時，由於並未有高壓電位經過，不需將中低壓裝置301與高壓裝置302隔離，故驅動/感測控制模組30可將隔離開關SW1關閉。
觸控感測裝置1包含有放大模組50。放大模組50用以放大驅動/感測控制模組30所輸出之該等類比資料。當該等類比資料自導電薄膜感應器100傳送至放大模組50並傳送至邏輯控制模組10之後，導電薄膜感應器100將會執行放電(discharge)程序，藉以避免導電薄膜感應器100上殘留的電荷影響到接腳20感測時之準確性。
於此實施例中，觸控感測裝置1包含有類比/數位轉換模組60，類比/數位轉換模組60用以將放大後之類比資料轉換成數位資料，並將數位資料傳送至邏輯控制模組10。實際上，放大模組50可以是任意形式的放大器，類比/數位轉換模組60可以是任意形式的類比/數位轉換器，並無特定之限制。
請參照圖2，圖2係繪示本發明之觸控感測裝置1中單一個驅動/感測模組30之示意圖。
如圖2所示，觸控感測裝置1的驅動/感測模組30包含有中低壓裝置301、隔離開關SW1以及高壓裝置302。隔離開關SW1耦接於中低壓裝置301與高壓裝置302之間。中低壓裝置301包含有感測開關SW3及接地開關SW4；高壓裝置302包含有驅動開關SW2。驅動開關SW2耦接至驅動/感測接腳P1、隔離開關SW1及電壓轉換器40；隔離開關SW1係耦接至驅動/感測接腳P1、驅動開關SW2、感測開關SW3及接地開關SW4；感測開關SW3耦接至隔離開關SW1、接地開關SW4及放大模組50；接地開關SW4耦接至隔離開關SW1、感測開關SW3及接地端。此外，驅動/感測接腳P1耦接至隔離開關SW1及高壓裝置302。
在預設情況下，隔離開關SW1、驅動開關SW2、感測開關SW3及接地開關SW4皆為開啟狀態。
當邏輯控制模組10傳送中低電壓的驅動控制訊號至電壓轉換器40時，驅動/感測控制模組30控制驅動開關SW2關閉，電壓轉換器40將中低電壓的驅動控制訊號轉換成高電壓的驅動控制訊號後，傳送至驅動/感測接腳P1。驅動/感測控制模組30根據高壓的驅動控制訊號控制驅動/感測接腳P1執行驅動功能，以輸出高壓電位至導電薄膜感應器100之驅動線90。
於實際應用中，觸控感測裝置1所使用之高壓電位係大於5伏特，但不以此為限。電壓轉換器40將邏輯控制模組10所輸出之中低電壓的隔離控制訊號轉換成高電壓的隔離控制訊號後，傳送至驅動/感測控制模組30。驅動/感測控制模組30根據高電壓的隔離控制訊號開啟隔離開關SW1，藉以將中低壓裝置301與高壓裝置302隔離，避免高壓電位進入感測開關SW3及接地開關SW4。
值得注意的是，在其餘實施例(圖未示)中，每一個驅動/感測模組包含有複數個驅動開關及複數個感測開關。該等驅動開關係能夠連接至相對應之電壓轉換器。該等驅動開關及該等感測開關之數目沒有特定之限制，不以此例為限。
相較於先前技術，根據本發明之觸控感測裝置透過邏輯控制模組產生中低電壓的隔離控制訊號，透過電壓轉換器轉換成高電壓的隔離控制訊號並傳送至驅動/感測模組，驅動/感測模組根據高電壓的隔離控制訊號控制隔離開關以隔離中低壓裝置及高壓裝置，避免高壓電位進入中低壓裝置。因此，本發明之觸控感測裝置即可採用中低壓的感測開關元件，故能減少使用高壓裝置的面積，進而降低觸控感測裝置之成本。
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．．．接腳
30．．．驅動/感測控制模組
301．．．中低壓裝置
302．．．高壓裝置
40．．．電壓轉換器
50．．．放大模組
60．．．類比/數位轉換模組
80．．．感測線
90．．．驅動線
100．．．導電薄膜感應器
SW1．．．隔離開關
SW2．．．驅動開關
SW3．．．感測開關
SW4．．．接地開關
P1．．．驅動/感測接腳
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中驅動/感測模組之示意圖。。
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
301．．．中低壓裝置
302．．．高壓裝置
40．．．電壓轉換器
50．．．放大模組
60．．．類比/數位轉換模組
80．．．感測線
90．．．驅動線
100．．．導電薄膜感應器
SW1．．．隔離開關

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，用以產生一驅動控制訊號及一隔離控制訊號；以及至少一驅動/感測控制模組，耦接至該等接腳及該邏輯控制模組，用以根據高電壓的該驅動控制訊號控制該等接腳中之至少一接腳執行驅動功能，以輸出一高壓電位至一導電薄膜感應器，其中每一個驅動/感測控制模組包含有一隔離開關、一高壓裝置及一中低壓裝置，並且該隔離開關耦接於該高壓裝置與該中低壓裝置之間，該驅動/感測控制模組根據高電壓的該隔離控制訊號開啟該隔離開關，藉以將該中低壓裝置與該高壓裝置隔離，避免該高壓電位進入該中低壓裝置；其中該中低壓裝置包含複數個感測開關及複數個接地開關，該等感測開關及該等接地開關使用一中低壓電位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，進一步包含：一電壓轉換器(level shifter)，耦接於該邏輯控制模組與該至少一驅動/感測控制模組之間，用以將該邏輯控制模組所輸出之中低電壓的該驅動控制訊號及該隔離控制訊號分別轉換成高電壓的該驅動控制訊號及該隔離控制訊號後，傳送至該至少一驅動/感測控制模組。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該高壓裝置包含有複數個驅動開關，該等驅動開關使用該高壓電位。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該等接腳亦可執行感測(sensing)功能、接地(ground)功能或浮接(floating)功能。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該高壓電位係大於5伏特。
  6. 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傳送一感測控制訊號至該至少一驅動/感測控制模組，該至少一驅動/感測控制模組根據該感測控制訊號控制該等接腳執行感測功能，以透過該導電薄膜感應器之複數條感測線感測到複數筆類比資料。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控感測裝置，進一步包含：一放大模組，耦接至該至少一驅動/感測控制模組，用以放大該驅動/感測控制模組所輸出之該等類比資料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控感測裝置，進一步包含：一類比/數位轉換模組，耦接至該放大模組及該邏輯控制模組，用以將該放大後之類比資料轉換成一數位資料，並將該數位資料傳送至該邏輯控制模組。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中執行驅動功能之該至少一接腳係將該高壓電位輸出至該導電薄膜感應器之複數條驅動線上。
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