CN105912174A - 触控感测装置、内嵌式触控屏幕与并行式感测电路 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种适用于触控面板的并行式感测电路，包含多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收触控面板的相应接收端所提供的多个感测信号，每一个和电路的所述多个输入端加总或减去所述多个感测信号，因而产生和信号于和电路的相应输出端；及多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。在另一实施例中，每一个和电路的所述多个输入端对所述多个感测信号执行加运算或无运算，因而产生和信号于该和电路的相应输出端。本发明是适用于触控面板或内嵌式触控屏幕的并行式感测电路，可以节省电路面积与成本，又不会产生延迟。

Description

触控感测装置、内嵌式触控屏幕与并行式感测电路

技术领域

本发明是有关于触控感测，特别是关于一种适用于触控面板与内嵌式触控屏幕的并行式(concurrent)感测电路。

背景技术

触控感测装置可联合显示器以形成触控显示器，其结合了触控技术与显示技术，使得使用者可直接与所显示物件进行互动。电容式触控感测为众多不同触控感测技术的其中一种。

电容式触控感测装置包含电导体(例如氧化铟锡)与绝缘体(例如玻璃)。当人体(其作为另一电导体)触碰电容式触控感测装置的表面时，会改变所形成的静电场，其反应在电容值的改变，可据以决定触碰位置。

互电容(mutual-capacitance)触控感测装置为电容式触控感测装置的一种。图1A显示互电容触控感测装置100的示意图，其由列电极与行电极所组成，例如图1A所例示的3x5阵列。驱动信号施于传送端TX1～TX3，且于接收端RX1～RX5收集感测信号。

自电容(self-capacitance)触控感测装置为另一种电容式触控感测装置。图1B显示自电容触控感测装置102的示意图，其由列电极与行电极所组成，例如图1B所例示的3x5阵列。不同于互电容触控感测装置100，自电容触控感测装置102仅具有接收端RX11～RX15与RX21～RX23，藉以收集感测信号。

无论是互电容触控感测装置100或者是自电容触控感测装置102，每一接收端(RX)相应耦接一个接收电路(或接收单元)11，例如模拟数字转换器(ADC)。如图1A或图1B所示架构，接收电路11的数目等于接收端的数目。因此，这些架构需要大电路面积与成本，特别是对于大尺寸触控感测装置。对于空间或电源受到限制的小尺寸触控感测装置，图1A或图1B所示架构同样具有缺失。

为了改善前述缺失，图2A与图2B提出一种改良架构，其触控感测装置200所使用的接收电路11的数目少于接收端(RX)的数目。首先，如图2A所示的第一阶段，接收电路11接收(并处理)相应于部分接收端(例如RX1～RX3)的感测信号。接着，如图2B所示的第二阶段，相同的接收电路11接收(并处理)相应于其余接收端(例如RX4～RX6)的感测信号。由于图2A与图2B的接收电路11采用分时(time-sharing)方式，因此其架构在处理所有感测信号时，会造成时间延迟。此缺失对于内嵌式(in-cell)触控显示器会更为严重，因为其显示与触控感测是依序执行的，因此触控感测的有效时间较一般触控感测装置(例如图1A或图1B所示)来得短。

鉴于传统触控感测装置具有大电路面积或长延迟的缺点，因此亟需提出一种新颖的触控感测装置或内嵌式触控屏幕，用以降低电路面积且不会产生长延迟。

发明内容

本发明的目的在于提出一种适用于触控面板或内嵌式触控屏幕的并行式感测电路，用以节省电路面积与成本，又不会产生延迟。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种触控感测装置，包含：触控面板，包含列电极与行电极；多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收该触控面板的相应接收端所提供的多个感测信号，每一个和电路的所述多个输入端加总或减去所述多个感测信号，因而产生和信号于该和电路的相应输出端；及多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理该和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的触控感测装置，其中该触控面板的每一个接收端相应一个且仅一个和电路。

较佳的，前述的触控感测装置，其中每一个接收电路包含模拟数字转换器。

较佳的，前述的触控感测装置，其中所述多个和电路的数目等于所述多个接收电路的数目。

较佳的，前述的触控感测装置，其中在连续多个期间，该和电路的多个输入端的加运算与减运算的组合相异。

较佳的，前述的触控感测装置，其中在n个连续多个期间，该和电路的n个输入端的加运算与减运算的组合相异，其中n为大于二的正整数。

较佳的，前述的触控感测装置，其中每一个该和电路包含：第一开关，相应于每一个输入端，当执行加运算时，该第一开关闭合以接收预设正电压；第二开关，相应于每一个输入端，当执行减运算时，该第二开关闭合以接地；放大器，耦接于该第一开关、该第二开关及该触控面板的相应接收端；及电容器，耦接于该放大器的输出端与输入端之间，当执行加运算时对该电容器充电，当执行减运算时对该电容器放电。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种并行式感测电路，包含：多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收触控面板的相应接收端所提供的多个感测信号，每一个和电路的所述多个输入端加总或减去所述多个感测信号，因而产生和信号于该和电路的相应输出端；及多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理该和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中该触控面板的每一个接收端相应一个且仅一个和电路。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中每一个接收电路包含模拟数字转换器。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中所述多个和电路的数目等于所述多个接收电路的数目。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中在连续多个期间，该和电路的多个输入端的加运算与减运算的组合相异。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中在n个连续多个期间，该和电路的n个输入端的加运算与减运算的组合相异，其中n为大于二的正整数。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中每一个该和电路包含：第一开关，相应于每一个输入端，当执行加运算时，该第一开关闭合以接收预设正电压；第二开关，相应于每一个输入端，当执行减运算时，该第二开关闭合以接地；放大器，耦接于该第一开关、该第二开关及该触控面板的相应接收端；及电容器，耦接于该放大器的输出端与输入端之间，当执行加运算时对该电容器充电，当执行减运算时对该电容器放电。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种内嵌式触控屏幕，包含：显示面板，其共电压层分割为多个共电压电极，在触控感测模式时，作为感测点；多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收该显示面板的相应接收端所提供的多个感测信号，每一个和电路的所述多个输入端对所述多个感测信号执行加运算或无运算，因而产生和信号于该和电路的相应输出端；及多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理该和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的内嵌式触控屏幕，其中每一个该感测点相应一个且仅一个和电路。

较佳的，前述的内嵌式触控屏幕，其中每一个接收电路包含模拟数字转换器。

较佳的，前述的内嵌式触控屏幕，其中所述多个和电路的数目等于所述多个接收电路的数目。

较佳的，前述的内嵌式触控屏幕，其中在连续多个期间，该和电路的多个输入端的加运算与无运算的组合相异。

较佳的，前述的内嵌式触控屏幕，其中在n个连续多个期间，该和电路的n个输入端的加运算与无运算的组合相异，其中n为大于二的正整数。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种并行式感测电路，包含：多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收显示板的相应感测点所提供的多个感测信号，每一个和电路的多个输入端对所述多个感测信号执行加运算或无运算，因而产生和信号于该和电路的相应输出端；及多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理该和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中该显示面板的每一个感测点相应一个且仅一个和电路。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中每一个接收电路包含模拟数字转换器。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中所述多个和电路的数目等于所述多个接收电路的数目。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中在连续多个期间，该和电路的多个输入端的加运算与无运算的组合相异。

较佳的，前述的并行式感测电路，其中在n个连续多个期间，该和电路的n个输入端的加运算与无运算的组合相异，其中n为大于二的正整数。

借由上述技术方案，本发明触控感测装置、内嵌式触控屏幕与并行式感测电路至少具有下列优点及有益效果：本发明是适用于触控面板或内嵌式触控屏幕的并行式感测电路，可以节省电路面积与成本，又不会产生延迟。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A是互电容触控感测装置的示意图。

图1B是自电容触控感测装置的示意图。

图2A与图2B是分时触控感测装置的示意图。

图3是本发明实施例的触控感测装置的示意图。

图4是图3的和电路的时序。

图5是图3的和电路的电路图。

图6是根据图4操作的感测信号的时序图。

图7是共电压电极、源极线与栅极线的等效电容的电路图。

图8是本发明另一实施例可适用于内嵌式感测装置的和电路(图3)的时序。

图9是根据图8操作的感测信号的时序图。

【主要元件符号说明】

100：互电容触控感测装置 102：自电容触控感测装置

200：触控感测装置 11：接收电路

300：触控感测装置 31：触控面板

32：并行式感测电路 321：和电路

322：接收电路 51：放大器

TX1～TX3：传送端 RX1～RX6：接收端/感测信号

RX11～RX15：接收端 RX21～RX23：接收端

SW_RX1：第一开关 ～SW_RX1：第二开关

SW_RX2：第一开关 ～SW_RX2：第二开关

SW_RX3：第一开关 ～SW_RX3：第二开关

C_RX1～C_RX3：等效电容 S：节点

C：电容器 S1、S2、S3：源极

G1、G2、G3：栅极 C_C1、C_C2：等效电容

C_S1、C_S2、C_S3：等效电容 C_G1、C_G2、C_G3：等效电容

VCOM1、VCOM2、VCOM3：共电压电极

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种触控感测装置、内嵌式触控屏幕与并行式感测电路的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图3显示本发明实施例的触控感测装置300的示意图。本实施例的触控感测装置300可结合显示器以形成触控屏幕，但不限定于此。

本实施例的触控感测装置300包含触控面板31，及适用于触控面板31的并行式感测电路32。触控面板31可为电阻式触控面板、电容式触控面板或光学式触控面板。触控面板31可包含列电极与行电极，例如图3所例示的3x6阵列。在本实施例中，接收端RX1～RX6相应于行电极，且在接收端RX1～RX6提供(或产生)感测信号。

本实施例的并行式感测电路32包含多个和(summing)电路321。每一个和电路321具多个输入端，用以接收相应接收端的多个感测信号。例如，图3右侧和电路321具三个输入端，用以接收相应接收端RX1～RX3的三个感测信号。类似的情形，图3左侧和电路321具三个输入端，用以接收相应接收端RX4～RX6的三个感测信号。值得注意的是，每一个接收端相应一个且仅一个和电路321。根据本实施例的特征之一，和电路321是用以加总或减去感测信号，因而在相应输出端产生一个和信号。

本实施例的并行式感测电路32还包含多个接收电路(或接收单元)322，例如模拟数字转换器。这些接收电路322分别耦接至相应和电路321的输出端。在本实施例中，和电路321的数目等于接收电路322的数目。接收电路322是用以处理和信号，因而产生一个和值，据以决定触碰位置。

图4例示图3的和电路321的时序。图4仅显示时间t₀至t₃的时序，经重复可得到接续的时序。在图式中，RX1～RX6表示相应感测信号，“+”表示和电路321对相应感测信号执行加运算，且“-”表示和电路321对相应感测信号执行减运算。在本实施例的三个期间，和电路321的输入端的加运算与减运算的组合互异。例如，在时间t₀，和电路321具“+,+,-”运算组合，在时间t₁，和电路321具“+,-,+”运算组合，且在时间t₂，和电路321具“-,+,+”运算组合。一般来说，在n连续期间，和电路321的n个输入端的加运算与减运算的组合互异，其中n为大于二的正整数。

假设右侧和电路321在图4的三个期间内，自接收电路322依序得到和值为a、b与c，其可表示为：

$\left\{\begin{array}{c}RX1+RX2-RX3=a\\ RX1-RX2+RX3=b\\ -RX1+RX2+RX3=c\end{array}\right.$

或

$\left[\begin{array}{ccc}+1& +1& -1\\ +1& -1& +1\\ -1& +1& +1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}RX1\\ RX2\\ RX3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}a\\ b\\ c\end{array}\right]$

自接收电路322接收到和值a、b与c之后，即可据以得到感测信号RX1～RX3。

图5显示图3的和电路321的电路图。在图式中，C_RX1、C_RX2与C_RX3表示触控面板31的接收端RX1～RX3的等效电容。对于接收端RX1相应的输入端，当执行加运算时，闭合第一开关SW_RX1以接收预设正电压(例如3V)；否则，当执行减运算时，闭合第二开关～SW_RX1以接地。类似的情形，对于接收端RX2相应的输入端，当执行加运算时，闭合第一开关SW_RX2以接收预设正电压(例如3V)；否则，当执行减运算时，闭合第二开关～SW_RX2以接地。再者，对于接收端RX3相应的输入端，当执行加运算时，闭合第一开关SW_RX3以接收预设正电压(例如3V)；否则，当执行减运算时，闭合第二开关～SW_RX3以接地。

相应于触控面板31的接收端RX1～RX3的等效电容C_RX1、C_RX2与C_RX3耦接于节点S，后接放大器51(例如运算放大器)。电容器C耦接于放大器51的输出端与输入端之间。当执行加运算时对电容器C充电，而当执行减运算时则对电容器C放电。

根据上述实施例，由于接收电路32的数目少于接收端，因而可以节省电路面积与成本，因此本实施例较图1A或图1B的架构更能适用于大尺寸触控感测装置。此外，由于接收电路32同时处理所有感测信号，而非如图2A、图2B所示的分时方式，因此本实施例不会产生延迟。

图6显示根据图4操作的感测信号RX1～RX6的时序图。和电路321的每一个输入端相应有加运算或减运算。因此，在所有时间周期(例如t₀至t₃)都会执行充电或放电。

对于自电容内嵌式触控屏幕(以下简称触控屏幕)，显示面板的共电压(VCOM)层会切割为多个共电压电极，在触控感测模式时，作为感测点(或接收(RX)电极)；且在显示模式时，这些共电压电极连接至共电压(例如直流电压)。

对于小型化触控屏幕，共电压电极、源极线与栅极线彼此非常接近，因此触控屏幕具有杂散电容。图7显示共电压电极、源极线与栅极线的等效电容的电路图。VCOM1、VCOM2与VCOM3表示三个相邻共电压电极。C_C1与C_C2表示共电压电极之间的等效电容。C_S1、C_S2与C_S3表示共电压电极(亦即，VCOM1、VCOM2与VCOM3)与位于下方的源极线之间的等效电容。C_G1、C_G2与C_G3表示共电压电极(亦即，VCOM1、VCOM2与VCOM3)与位于下方的栅极线之间的等效电容。

根据图4与图6的操作，每一个共电压电极相应的等效电容(例如C_S与C_G)，在所有时间周期(例如t₀至t₃)都会执行充电或放电。

图8例示本发明另一实施例可适用于内嵌式感测装置的和电路321(图3)的时序。图8仅显示时间t₀至t₃的时序，经重复可得到接续的时序。在图式中，RX1～RX6表示相应感测信号，“+”表示和电路321对相应感测信号执行加运算，且“0”表示和电路321对相应感测信号不执行运算。在本实施例的三个期间，和电路321的输入端的加运算与无(inactive)运算的组合互异。例如，在时间t₀，和电路321具“+,+,0”运算组合，在时间t₁，和电路321具“+,0,+”运算组合，且在时间t₂，和电路321具“0,+,+”运算组合。一般来说，在n连续期间，和电路321的n个输入端的加运算与无运算的组合互异，其中n为大于二的正整数。

假设右侧和电路321在图8的三个期间内，自接收电路322依序得到和值为a、b与c，其可表示为：

$\left\{\begin{array}{c}RX1+RX2=a\\ RX1+RX3=b\\ RX2+RX3=c\end{array}\right.$

或

$\left[\begin{array}{ccc}+1& +1& 0\\ +1& 0& +1\\ 0& +1& +1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}RX1\\ RX2\\ RX3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}a\\ b\\ c\end{array}\right]$

自接收电路322接收到和值a、b与c之后，即可据以得到感测信号RX1～RX3。

图9显示根据图8操作的感测信号RX1～RX6的时序图。和电路321的每一个输入端相应有加运算或无运算。值得注意的是，当相应感测信号不执行运算(亦即，无运算)时，则不会有充电/放电的执行。相较于图6，图9可节省三分之一的功率消耗。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (26)

1.一种触控感测装置，其特征在于包含：

触控面板，包含列电极与行电极；

多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收该触控面板的相应接收端所提供的多个感测信号，每一个和电路的所述多个输入端加总或减去所述多个感测信号，因而产生和信号于该和电路的相应输出端；及

多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理该和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。

2.根据权利要求1所述的触控感测装置，其特征在于该触控面板的每一个接收端相应一个且仅一个和电路。

3.根据权利要求1所述的触控感测装置，其特征在于每一个接收电路包含模拟数字转换器。

4.根据权利要求1所述的触控感测装置，其特征在于所述多个和电路的数目等于所述多个接收电路的数目。

5.根据权利要求1所述的触控感测装置，其特征在于在连续多个期间，该和电路的多个输入端的加运算与减运算的组合相异。

6.根据权利要求1所述的触控感测装置，其特征在于在n个连续多个期间，该和电路的n个输入端的加运算与减运算的组合相异，其中n为大于二的正整数。

7.根据权利要求1所述的触控感测装置，其特征在于每一个该和电路包含：

第一开关，相应于每一个输入端，当执行加运算时，该第一开关闭合以接收预设正电压；

第二开关，相应于每一个输入端，当执行减运算时，该第二开关闭合以接地；

放大器，耦接于该第一开关、该第二开关及该触控面板的相应接收端；及

电容器，耦接于该放大器的输出端与输入端之间，当执行加运算时对该电容器充电，当执行减运算时对该电容器放电。

8.一种并行式感测电路，其特征在于包含：

多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收触控面板的相应接收端所提供的多个感测信号，每一个和电路的所述多个输入端加总或减去所述多个感测信号，因而产生和信号于该和电路的相应输出端；及

多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理该和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。

9.根据权利要求8所述的并行式感测电路，其特征在于该触控面板的每一个接收端相应一个且仅一个和电路。

10.根据权利要求8所述的并行式感测电路，其特征在于每一个接收电路包含模拟数字转换器。

11.根据权利要求8所述的并行式感测电路，其特征在于所述多个和电路的数目等于所述多个接收电路的数目。

12.根据权利要求8所述的并行式感测电路，其特征在于在连续多个期间，该和电路的多个输入端的加运算与减运算的组合相异。

13.根据权利要求8所述的并行式感测电路，其特征在于在n个连续多个期间，该和电路的n个输入端的加运算与减运算的组合相异，其中n为大于二的正整数。

14.根据权利要求8所述的并行式感测电路，其特征在于每一个该和电路包含：

第一开关，相应于每一个输入端，当执行加运算时，该第一开关闭合以接收预设正电压；

第二开关，相应于每一个输入端，当执行减运算时，该第二开关闭合以接地；

放大器，耦接于该第一开关、该第二开关及该触控面板的相应接收端；及

电容器，耦接于该放大器的输出端与输入端之间，当执行加运算时对该电容器充电，当执行减运算时对该电容器放电。

15.一种内嵌式触控屏幕，其特征在于包含：

显示面板，其共电压层分割为多个共电压电极，在触控感测模式时，作为感测点；

多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收该显示面板的相应接收端所提供的多个感测信号，每一个和电路的所述多个输入端对所述多个感测信号执行加运算或无运算，因而产生和信号于该和电路的相应输出端；及

多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理该和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。

16.根据权利要求15所述的内嵌式触控屏幕，其特征在于每一个该感测点相应一个且仅一个和电路。

17.根据权利要求15所述的内嵌式触控屏幕，其特征在于每一个接收电路包含模拟数字转换器。

18.根据权利要求15所述的内嵌式触控屏幕，其特征在于所述多个和电路的数目等于所述多个接收电路的数目。

19.根据权利要求15所述的内嵌式触控屏幕，其特征在于在连续多个期间，该和电路的多个输入端的加运算与无运算的组合相异。

20.根据申权利要求15所述的内嵌式触控屏幕，其特征在于在n个连续多个期间，该和电路的n个输入端的加运算与无运算的组合相异，其中n为大于二的正整数。

21.一种并行式感测电路，其特征在于包含：

多个和电路，每一个和电路具多个输入端，用以接收显示板的相应感测点所提供的多个感测信号，每一个和电路的多个输入端对所述多个感测信号执行加运算或无运算，因而产生和信号于该和电路的相应输出端；及

多个接收电路，分别耦接于所述多个和电路的输出端，用以处理该和信号，因而分别产生和值，据以决定触碰位置。

22.根据权利要求21所述的并行式感测电路，其特征在于该显示面板的每一个感测点相应一个且仅一个和电路。

23.根据权利要求21所述的并行式感测电路，其特征在于每一个接收电路包含模拟数字转换器。

24.根据权利要求21所述的并行式感测电路，其特征在于所述多个和电路的数目等于所述多个接收电路的数目。

25.根据权利要求21所述的并行式感测电路，其特征在于在连续多个期间，该和电路的多个输入端的加运算与无运算的组合相异。

26.根据权利要求21所述的并行式感测电路，其特征在于在n个连续多个期间，该和电路的n个输入端的加运算与无运算的组合相异，其中n为大于二的正整数。