觸控屏幕與相關(guān)觸控感測控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及觸控屏幕，特別是涉及一種具有低基本互容值的觸控屏幕以及用以執(zhí)行觸控感測操作的觸控感測控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電容式觸控屏幕包含一絕緣體(如玻璃)，而絕緣體上面鍍有一層透明導(dǎo)體，例如:氧化銦錫(indium tin oxide)。由于人體也是一種導(dǎo)電體，因此當(dāng)人體觸碰屏幕的表面時，會導(dǎo)致觸控屏幕的電場有所改變，這個電場的變化可籍由量測電容值來具體化。目前有多種不同的技術(shù)被用來判定觸碰的位置，其中，投射式電容觸控技術(shù)是當(dāng)今最普遍使用的一種，這種技術(shù)在觸碰感測上更為準(zhǔn)確，并且可容許更多元的觸控操作方式。籍由直接蝕刻一層導(dǎo)體層來形成網(wǎng)格狀的電極，或者是蝕刻兩個導(dǎo)體層來分別形成垂直與水平排列的電極，并將之結(jié)合，可得到觸控感測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。
[0003]投射式電容觸控感測技術(shù)又可分為兩種，自容式與互容式。在互容式觸控感測系統(tǒng)中，通過驅(qū)動電極與感應(yīng)電極用來量測互容值。驅(qū)動電極與感應(yīng)電極通常以垂直交錯的方式設(shè)置，從而形成上述的網(wǎng)格狀結(jié)電極結(jié)構(gòu)，并具有多個交會處，而感應(yīng)電極與驅(qū)動電極之間又隔著一層絕緣層。在觸控感測期間，驅(qū)動信號會被逐一傳送至每一個驅(qū)動電極。如此一來，在驅(qū)動電極上所感應(yīng)的電荷，會以電容式耦合的方式，被耦合至與驅(qū)動電極交錯的感應(yīng)電極，使得感應(yīng)電極上可測得一定的電流或電壓。驅(qū)動信號與感應(yīng)電極上所測得的信號之間的關(guān)系，又與驅(qū)動電極與感應(yīng)電極之間所耦合的電容值有關(guān)。因此，根據(jù)驅(qū)動信號與量測到的感應(yīng)信號將可得到交會處的耦合電容的電容值(亦即，互容值)。
[0004]當(dāng)一個觸控物體(例如:手指或?qū)щ姽P)靠近觸控感測系統(tǒng)的表面時，將會改變特定交會處的鄰近電場，從而減少在這些交會處上量測到的電容值。因此，一個觸控位置可基于電容值變化而被決定。一般來說，通過監(jiān)控基本電容值的改變，可以得到電容值變化。其中，基本電容值指的是，沒有觸控物體接近交會處時所測得的電容值。在觸控感測系統(tǒng)中，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器被用來量化電容值，而模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器通常需要一定的分辨率才能將基本電容值的變化量化成一定程度的精確度。
[0005]如今，觸控感測系統(tǒng)又包含內(nèi)嵌式(in-cell)以及外置式(on_cell)兩種。外置式是觸控感測系統(tǒng)附著在顯示裝置的外部，而內(nèi)嵌式則是指觸控感測系統(tǒng)設(shè)置在顯示裝置的內(nèi)部。由于內(nèi)嵌式觸控感測系統(tǒng)被緊密地整合在顯示裝置的內(nèi)部，因此驅(qū)動電極本身非?？拷袘?yīng)電極。這使得內(nèi)嵌式觸控感測系統(tǒng)的基本電容值(base capacitance)遠(yuǎn)大于外置式觸控感測系統(tǒng)的基本電容值。而當(dāng)電容值變化遠(yuǎn)小于基本電容值時，則觸控感測系統(tǒng)需要高分辨率的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器才能量化電容值變化。舉例來說，假設(shè)在一個交會處的基本電容值為21.4pF，而因觸碰所導(dǎo)致的電容值變化為0.lpF，此時若要將電容值變化量化成256階，那么就需要使用至少16位分辨率的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器才能完成，(256/2?6=0.1/21.4)。由于模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制造成本與其分辨率有關(guān)，因此這個現(xiàn)象導(dǎo)致了觸控感測系統(tǒng)的制造成本上升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的一目的在于提供一種具有低基本互容值的觸控屏幕，從而降低對于模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分辨率的需求。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種觸控感測控制電路，其可籍由提供不同極性與量值的觸控驅(qū)動信號來調(diào)整基本互容值。
[0007]本發(fā)明的一實施例提供一種觸控屏幕，該觸控屏幕包含:一顯示裝置以及一觸控感測控制電路。該顯示裝置具有一像素陣列，并包含:多個數(shù)據(jù)電極以及一共用電極層。該多個數(shù)據(jù)電極用來驅(qū)動該像素陣列，而該共用電極層包含多個開口，并用來傳送一共用電壓給該像素陣列。該觸控感測控制電路耦接于該共用電極層與該數(shù)據(jù)電極中的多個第一數(shù)據(jù)電極，用來產(chǎn)生一第一觸控驅(qū)動信號，并且將該第一觸控驅(qū)動信號傳送給該第一數(shù)據(jù)電極。當(dāng)該第一觸控驅(qū)動信號被傳送給該第一數(shù)據(jù)電極中的一個時，該觸控感測控制電路分別從該共用電極層中的多個共用電極上，檢測多個觸控感應(yīng)信號。
[0008]本發(fā)明的一實施例提供一種觸控檢測控制電路，其包含:一信號產(chǎn)生電路以及一檢測電路。該信號產(chǎn)生電路耦接于一顯示裝置的多個數(shù)據(jù)電極，用來產(chǎn)生一第一觸控驅(qū)動信號，并將其傳送給該數(shù)據(jù)電極中的多個第一數(shù)據(jù)電極。該檢測電路耦接于該顯示裝置的多個共用電極，用來當(dāng)該第一觸控驅(qū)動信號被傳送給該第一數(shù)據(jù)電極中的一個時，從該共用電極上檢測多個觸控感應(yīng)信號。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的一實施例的觸控屏幕的簡化架構(gòu)示意圖。
[0010]圖2繪示本發(fā)明的一實施例中一驅(qū)動電路與一感應(yīng)電極的交會處所形成的一耦合電容。
[0011]圖3A-3C繪示本發(fā)明的部分實施例中觸控驅(qū)動與共用電極層的開口的排列方式。
[0012]圖4A-4B繪示本發(fā)明的部分實施例中觸控驅(qū)動與共用電極層的開口的排列方式。
[0013]圖5為本發(fā)明的一實施例的觸控感測控制電路的功能方塊示意圖。
[0014]附圖符號說明
[0015]100觸控屏幕
[0016]110、340、440觸控感應(yīng)電極
[0017]115,310,410 共用電極層
[0018]118、Vcom、350、450 共用電極
[0019]120液晶層
[0020]125 基板
[0021]127、DL、310A ?312C、410A ?412C 數(shù)據(jù)電極
[0022]130觸控驅(qū)動電極
[0023]200 像素
[0024]GL柵電極
[0025]Cm、CH 電容
[0026]LC 液晶
[0027]TFT晶體管
[0028]300、400 像素陣列
[0029]330、430 開口
[0030]TX、TX’觸控驅(qū)動信號
[0031]RX觸控感應(yīng)信號
[0032]500觸控感測控制電路
[0033]510信號產(chǎn)生電路
[0034]520檢測電路
【具體實施方式】
[0035]在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
[0036]本發(fā)明提供一種觸控屏幕，該觸控屏幕包含有一種觸控感測系統(tǒng)以及一顯示裝置。該觸控感測系統(tǒng)使用該顯示裝置的驅(qū)動電路的一部份來進(jìn)行觸控感測。請參考圖1，該圖繪示本發(fā)明的一實施例的觸控屏幕的簡化架構(gòu)示意圖。請注意，為了簡潔起見，圖示中僅繪示本發(fā)明的觸控屏幕的部分結(jié)構(gòu)，但此非本發(fā)明的限制。如圖所示，本發(fā)明的觸控屏幕100包含有一共用電極層(common electrode layer) 115 (例如:Vcom層)設(shè)置在一液晶層120之上。共用電極層115由多個共用電極(common electrode) 118所組成。共用電極118沿著一第一方向被設(shè)置，如X軸方向。多個共用電極被連接成一組，形成一條觸控感應(yīng)電極110。觸控感應(yīng)電極110又被連接至一個觸控感測控制電路(未示出)。在一觸控感測周期中，觸控感測控制電路量測每一條觸控感應(yīng)電極110上的電壓/電流。在液晶層120的下方，有多條觸控驅(qū)動電極130，其可能設(shè)置在觸控屏幕100的一基板125上。并且，觸控驅(qū)動電極130沿著一第二方向被設(shè)置,如Y軸方向，其垂直于第一方向。觸控驅(qū)動電極130實際上為觸控屏幕100的數(shù)據(jù)電極127中的一部分。
[0037]—般來說，液晶層120所組成的顯示裝置，由源極驅(qū)動器(source driver)與柵極驅(qū)動器(gate driver)所驅(qū)動。源極驅(qū)動器連接至設(shè)置于基板125上的數(shù)據(jù)電極127。源極驅(qū)動器產(chǎn)生包含有灰階信息的像素數(shù)據(jù)信號(電壓信號)，并將像素數(shù)據(jù)信號傳送給數(shù)據(jù)電極127的一個。接收到像素數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)電極127，與對應(yīng)的共用電極118之間，會存在一電壓差，此一電壓差將改變液晶層120中的對應(yīng)的液晶分子的結(jié)構(gòu)形狀，從而控制像素的亮度。在一個畫面周期(frame per1d)中，每條數(shù)據(jù)電極127上只有一小段時間內(nèi)會有像素數(shù)據(jù)信號。因此，本發(fā)明的觸控感測控制電路利用一畫面周期中的剩余空檔，提供觸控驅(qū)動信號給某些被作為觸控驅(qū)動電極使用的數(shù)據(jù)電極127上。據(jù)此，觸控感測控制電路將可從每一條觸控感應(yīng)電極110上量測到電壓或電流。其中，觸控感測控制電路量測到的觸控感應(yīng)信號Rx，與一交會處的互容值(mutual capacitance)相關(guān)。簡單來說,本發(fā)明觸控屏幕100的觸控感測控制電路與顯示裝置的驅(qū)動電路使用相同的共用電極，以及數(shù)據(jù)電極，來實現(xiàn)觸控檢測。
[0038]圖2解釋觸控屏幕的感應(yīng)電極與驅(qū)動電極之間如何形成互容。如圖所示，若觸控驅(qū)動信號Tx被傳送至像素200的數(shù)據(jù)電極DL時(此時柵電極GL并未開啟)，數(shù)據(jù)電極DL上所產(chǎn)生的電荷，會被耦合至共用電極Vcom，形成一耦合電容Cm。耦合電容Cm的電容值可基于觸控驅(qū)動信號Tx以及共用電極Vcom上所測得的觸控感應(yīng)信號Rx而被測得。由于屏幕的像素寬度通常小于一個觸碰物體的寬度，因此沒有必要在顯示裝置的每條數(shù)據(jù)電極上都打上觸控驅(qū)動信號。同時，這也是為什么好幾條共用電極被接成單一條觸控感應(yīng)電極的理由。
[0039]圖3A繪示本發(fā)明的一實施例的觸控屏幕中的顯示裝置所使用的像素陣列。在本實施例中，觸控驅(qū)動信號Tx被傳送給對應(yīng)于藍(lán)色子像素的數(shù)據(jù)線310C(亦即，第一個藍(lán)色子像素行中的藍(lán)色子像素)。據(jù)此，觸控感應(yīng)信號Rx可在一個觸控感應(yīng)電極340 (由一組共用電極350所形成)上所測得。因此，數(shù)據(jù)電極310A與一組共用電極350的交會處的電容值亦可被測得。
[0040]共用電極350形成一共用電極層310，共用電極層310設(shè)置在像素陣列300的上方。共用電極層310包含有多個開口 330，開口 330對齊藍(lán)色子像素的排列。換言之，開口330是位于藍(lán)色子像素行的上方，并且與藍(lán)色子像素行對齊。開口 330會影響鄰近的電場，降低開口 330周遭的交會處(觸控驅(qū)動電極與觸控感應(yīng)電極的交會)的電容值。這有助于降低對于模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器在分辨率上的需求。而在圖3B所繪示的另一個實施例中，共用電極層310的開口 330位于紅色子像素行的上方并與其對齊，觸