触控阵列与驱动方法与流程

本

技术实现要素：
是一种触控技术，且特别是有关于一种触控阵列与驱动方法。

背景技术：

关于全内嵌式(Full in cell)架构的触控技术，触控感测器的种类包含互容模式或自容模式。关于互容模式的触控感测器，由于导线常利用侧边区域进行布局，因此增加边框缩小化的困难度。另一方面，关于自容模式的触控感测器，由于每一电极均用以传送及接收，因此每一电极均需要通过导线连接至控制晶片，导致自容模式的触控感测器所需的频道数目随着触控面板的尺寸而大幅增加，进而增加所需的控制晶片数目，触控面板的制造成本随之增高。

发明内容

本发明内容的一态样是提供一种触控阵列，其包含多个第一电极块与多个第二电极块。第二电极块与第一电极块于第一方向与第二方向上间隔排列，其中第一方向实质上正交于第二方向。

于本发明内容的一实施例中，触控阵列更包含多个第三电极块，其分别环绕第二电极块之一者。第三电极块用以隔离第一电极块与第二电极块。

于本发明内容的一实施例中，第三电极块彼此接触并电性相连。第一电极块经由多个第一导线沿着第一方向或第二方向电性相连。当触控阵列操作于第一模式或第二模式时，第一导线于操作时间内接收控制单元提供的第一驱动信号。第三电极块于操作时间内为浮接，或接收直流电压或第一驱动信号的同步信号。

于本发明内容的一实施例中，第一电极块、第二电极块与第三电极块经由触控阵列的第一边界耦接至控制单元，第一导线沿着触控阵列的第二边界电性相连。

于本发明内容的一实施例中，第三电极块经由多个第二导线沿着第一方向或第二方向彼此电性相连，第一电极块彼此接触并电性相连。当触控阵列操作于第一模式或第二模式时，第一电极块于操作时间内接收控制单元提供的第一驱动信号。第二导线于操作时间内为浮接，或接收直流电压或第一驱动信号的同步信号。

于本发明内容的一实施例中，当触控阵列操作于第一模式时，第二电极块于操作时间内产生多个耦合信号，并且控制单元于操作时间内从第二电极块检测些耦合信号。当触控阵列操作于第二模式时，第二电极块于操作时间内产生耦合信号，并且控制单元于操作时间的多个时段内从第二电极块依序检测耦合信号。当触控阵列操作于第三模式时，第二电极块于操作时间内接收多个第二驱动信号并产生多个感测信号，并且控制单元于操作时间内从第二电极块检测感测信号。

于本发明内容的一实施例中，第三电极块至少一者的宽度小于第二电极块至少一者的宽度。

于本发明内容的一实施例中，第三电极块至少一者的宽度小于第二电极块至少一者的宽度的二分之一。

本发明内容的又一态样为一种驱动方法，适用于驱动触控阵列。触控阵列包含多个第一电极块与多个第二电极块。第二电极块与第一电极块于第一方向与第二方向上间隔排列，其中第一方向实质上正交于第二方向。驱动方法包含下列步骤。当触控阵列操作于第一模式(例如互容模式)时，控制单元(例如触控感应晶片)于操作时间内提供一驱动信号给第一电极块，控制单元于操作时间内同步或依序地检测第二电极块的耦合信号。

于本发明内容的一实施例中，当触控阵列操作于第二模式时，第一电极块于操作时间内接收第一驱动信号，第二电极块于操作时间内产生耦合信号，并且通过控制单元于操作时间的多个时段内从第二电极块依序检测耦合信号。

于本发明内容的一实施例中，触控阵列更包含多个第三电极块。第三电极块分别环绕第二电极块之一者。当触控阵列操作于第一模式或第二模式时，第三电极块于操作时间内接收直流电压。

于本发明内容的一实施例中，触控阵列更包含多个第三电极块。第三电极块分别环绕第二电极块之一者。当触控阵列操作于第一模式或第二模式时，第三电极块于操作时间内接收第一驱动信号的同步信号。

于本发明内容的一实施例中，当触控阵列操作于第三模式时，第二电极块于操作时间内接收多个第二驱动信号并产生多个感测信号，并且通过控制单元于操作时间内从第二电极块检测感测信号。

于本发明内容的一实施例中，触控阵列更包含多个第三电极块。第三电极块分别环绕第二电极块之一者。当触控阵列操作于第三模式时，第一电极块与第三电极块于操作时间内接收直流电压。

于本发明内容的一实施例中，触控阵列更包含多个第三电极块。第三电极块分别环绕第二电极块之一者。当触控阵列操作于第三模式时，第一电极块与第三电极块于操作时间内接收第一驱动信号的同步信号。

综上所述，本发明内容可操作于互容模式或自容模式，因此可适用于使用者戴着手套或是触控面板表面存在水滴的使用情境。此外，由于本发明内容的触控阵列操作于自容模式所需的频道数目较现有技术少，因此可有效减少控制单元(例如控制晶片)的数目或布局面积。

以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明内容的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本发明内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图示的说明如下：

图1是说明本发明内容一实施例的触控阵列的示意图；

图2是说明本发明内容一实施例的触控阵列的示意图；

图3是说明本发明内容一实施例的触控阵列的示意图；

图4是说明本发明内容一实施例的触控阵列的示意图；

图5A是说明本发明内容一实施例的触控阵列的截面示意图；

图5B是说明本发明内容一实施例的触控阵列的截面示意图；

图6A是说明本发明内容一实施例的触控阵列的截面示意图；

图6B是说明本发明内容一实施例的触控阵列的截面示意图；

图7是说明本发明内容一实施例的驱动信号与感测信号的时序示意图；

图8是说明本发明内容一实施例的驱动信号与感测信号的时序示意图；

图9是说明本发明内容一实施例的触控阵列的示意图；

图10是说明本发明内容一实施例的触控阵列的截面示意图；以及

图11是说明本发明内容一实施例的触控阵列的截面示意图。

其中，附图标记：

100、200、300、400、900：触控阵列

D1、D2：方向

110、210、310、510、610、910：第一电极块

120、220、320、520、620、920：第二电极块

230、330、530、630、930：第三电极块

240、340、940：控制单元

B1、B2：边界

W220、W230、W320、W330：宽度

AA’、BB’、CC’：线段

L1、L2、L3：导线

451、452、453：群组

540、640：像素电极

M1、M2、M3：金属层

BP1、BP2、BP3：绝缘层

PL：绝缘层

GI：无机绝缘层

T1：操作时间

T2：显示时间

Sig1：驱动信号

Sig2、Sig21、Sig22、Sig23：耦合信号

T11、T12、T13：时段

Sub：基板

具体实施方式

以下发明提供许多不同实施例或例证用以实施本发明的特征。本发明在不同例证中可能重复引用数字符号且/或字母，这些重复皆为了简化及阐述，其本身并未指定以下讨论中不同实施例且/或配置之间的关系。

于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。将进一步理解的是，本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。

当一元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，它可以为直接连接或耦接至另一元件，又或是其中有一额外元件存在。相对的，当一元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，其中是没有额外元件存在。

关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致约”一般通常指数值的误差或范围约百分之二十以内，较好地是约百分之十以内，而更佳地则是约百分五之以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如“约”、“大约”或“大致约”所表示的误差或范围。

图1是说明本发明内容一实施例的触控阵列100的示意图。触控阵列100包含多个第一电极块110与多个第二电极块120。如图1所示，第二电极块120与第一电极块110于第一方向D1与第二方向D2上间隔排列，并且第一方向D1实质上正交于第二方向D2。触控阵列100可操作于互容模式或自容模式。

于一实施例中，当触控阵列100操作于互容模式时，第一电极块110可作为传送电极，并用以接收相同的控制单元(例如触控感应晶片)提供的驱动信号(例如方波、弦波)，而第二电极块120可作为接收电极，控制单元(例如触控感应晶片)可以从第二电极块120分别检测耦合信号。应注意到的是，第一电极块110均接收控制单元(例如触控感应晶片)提供相同的驱动信号，因此可大幅减少连接第一电极块的导线数量并减低触控感测的时间与演算法复杂度。另一方面，当触控阵列操作于自容模式时，第二电极块120可作为传送电极与接收电极，控制单元可分别对第二电极块120提供驱动信号和检测感测信号。具体而言，触控阵列100通过第二电极块120并利用点自电容技术，因此可达到多点检测的效果。

如此一来，触控阵列100的架构可操作在互容模式或自容模式，依据不同的使用情境切换适当的触控模式，因此提高感测的灵敏度与应用的广泛度(例如当面板上有水滴时，触控阵列100可操作于自容模式，以相较于互容模式的高灵敏度进行触控)。

为了提升触控阵列的效能，触控阵列可包含第三电极块230、330。第三电极块230、330分别环绕第二电极块220、320之一者，并且用以隔离第一电极块210、310与第二电极块220、320。当触控阵列操作在互容模式或自容模式时，第三电极块230、330可耦接至一直流电压，或者第三电极块230、330亦可耦接至驱动信号的同步信号以降低寄生电容的影响。于另一实施例中，第三电极块230、330为浮接。于一实施例中，第三电极块230、330至少一者的宽度W230、W330小于第二电极块220、320至少一者的宽度W220、W320。于另一实施例中，第三电极块230、330至少一者的宽度W230、W330小于第二电极块220、320至少一者的宽度W220、W320的二分之一。具体而言，第三电极块230、330至少一者的宽度W230、W330可设计为第二电极块220、320至少一者之宽度W220、W320的二分之一至百分之一之间。于一实施例中，第三电极块230、330至少一者的宽度W230、W330范围可以为0.05毫米到5毫米。

于一实施例中，第一电极块110、210、310、第二电极块120、220、320与第三电极块230、330可选择透光性佳的导电材料制作，例如氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)，但本发明内容不以此为限。

为了第一电极块110接收相同的驱动信号，触控阵列可通过不同方式将第一电极块110电性连接。于一实施例中，如图2所示，触控阵列200包含彼此接触的第三电极块230。第三电极块230环绕第一电极块与第二电极块，并且用以隔离第一电极块210与第二电极块220。图2是说明本发明内容一实施例的触控阵列200的示意图。触控阵列200架构与触控阵列100大致上相同，除了第三电极块230。触控阵列200具有边界B1、B2。于本实施例中，边界B1相对于边界B2，但本发明内容不以此为限。第三电极块230彼此接触并电性相连。第一电极块210经由多个第一导线L1(例如沿着第一方向D1且/或第二方向D2且/或其他任意方向)电性相连，并以第一导线L1其中一者经由边界B1连接至控制单元240。须补充的是，上述第一导线L1通过另一条沿着边界B2方向的第一导线L1电性相连以避免干扰其他元件(例如晶体管)的操作。因此，当触控阵列200操作于互容模式时，控制单元240(例如触控感应晶片)可经由第一导线L1提供相同的驱动信号至第一电极块210。

于一实施例中，第三电极块230亦可同时经由第二导线L2(例如沿着第一方向D1且/或第二方向D2且/或其他任意方向)电性相连，并以第二导线L2其中一者经由边界B1连接至控制单元240。第二导线L2选择电阻值较第三电极块230低的材料(例如金属)制作，因此可降低第三电极块230的等效电阻值。如上述，当触控阵列200操作在互容模式或自容模式时，第三电极块230可浮接，或是经由第二导线L2接收控制单元240提供的直流电压或驱动信号的同步信号，藉以降低寄生电容的影响。

类似地，于一实施例中，如图9所示，触控阵列900包含彼此接触的第三电极块930，并且第三电极块930环绕第一电极块910与第二电极块920。第一电极块910沿第二方向D2的宽度大于第二电极块920沿第二方向D2的宽度。交错排列的第一电极块910经由多个第一导线L1(例如沿着第一方向D1且/或第二方向D2且/或其他任意方向)电性相连，并以第一导线L1其中一者经由边界B1连接至控制单元940。因此，当触控阵列900操作于互容模式时，控制单元940(例如触控感应晶片)可经由第一导线L1提供相同的驱动信号至第一电极块910。

或者，于另一实施例中，如图3所示，触控阵列300包含彼此接触的第一电极块310。第三电极块330环绕第二电极块320，并且第一电极块310环绕第二电极块320与第三电极块330。图3是说明本发明内容一实施例的触控阵列300的示意图。触控阵列300架构与触控阵列100大致上相同，除了第三电极块230与彼此接触的第一电极块310。如上述，第三电极块330分别环绕第二电极块320之一者，并且用以隔离第一电极块310与第二电极块320。第三电极块330经由多个第二导线L2彼此电性相连，并以第二导线L2其中一者连接至控制单元340。第一电极块310彼此接触并电性相连，并以第一导线L1其中一者连接至控制单元340。因此，当触控阵列300操作于互容模式时，控制单元340(例如触控感应晶片)可经由第一导线L1提供相同的驱动信号至第一电极块310。

类似地，于一实施例中，第一电极块310亦可同时经由第一导线L1(例如沿着第一方向D1且/或第二方向D2且/或其他任意方向)电性相连，并且第一导线L1选用电阻值较第一电极块310低的材料(例如金属)制作，因此可降低第一电极块310的等效电阻值。如上述，当触控阵列300操作在互容模式或自容模式时，第三电极块330可浮接，或是经由第二导线L2接收控制单元340提供的直流电压或驱动信号的同步信号，藉以降低寄生电容的影响。

需注意的是，上述图2、3的实施例中，第二电极块220、320每一者均经由第三导线L3连接至控制单元240、340。因此，第二电极块220、320可以在触控阵列200、300操作于互容模式时分别产生耦合信号，而控制单元240、340经由第三导线L3从第二电极块220、320检测耦合信号。在触控阵列200、300操作于自容模式时，第二电极块220、320分别经由第三导线L3接收驱动信号并产生感测信号，而控制单元240、340经由第三导线L3从第二电极块220、320检测感测信号。

如图2、3所示，第一导线L1、第二导线L2与第三导线L3均经由触控阵列200、300的同一边界连接至控制单元240、340，其余边界均未设置导线。因此，本发明内容的触控阵列200、300适用于窄边框触控面板。此外，相较于现有技术的自电容触控面板，本发明内容的触控阵列100、200、300操作于自容模式是利用第二电极块120、220、320每一者进行触控感测，因此所需的频道数目与连接导线数目均明显少于现有技术的自电容触控面板，控制单元240、340的面积与数目亦可随之减少，进而有效地减少布局面积与成本。如此一来，本发明内容的触控阵列200、300适用于中大尺寸的面板。

须补充的是，实作上，图2～4、9的第三电极块230、330、930的连接方式亦可于触控阵列边缘直接与触控面板的像素(例如虚拟像素(Dummy pixel))连接，或者直接连接至共同信号线以进一步减少导线的使用。

为了说明触控面板内触控阵列与像素的相对排列位置，图5A、5B、6A、6B是说明本发明内容一些实施例的触控阵列的截面示意图。图5A、6A是沿图2、3中线段AA’的截面示意图，图5B、6B是沿图2、3中线段BB’的截面示意图。

于一实施例中，如图5A、5B所示，触控阵列的第一电极块510、第二电极块520与第三电极块530均设计位于像素电极540的上方，并且通过绝缘层BP3与像素电极540电性隔离。上述第一导线L1、第二导线L2与第三导线L3均经由金属层M3连接至控制单元240、340，并且金属层M3与像素电极540之间通过绝缘层BP2电性隔离。像素电极540则通过金属层M2与其他元件电性连接，并通过绝缘层BP1、PL与金属层M3电性隔离。薄膜晶体管的栅极(未绘示)通过金属层M1沿着第一方向D1或第二方向D2电性连接，而金属层M1通过无机绝缘层GI与金属层M2电性隔离。

须补充的是，上述第一导线L1、第二导线L2与第三导线L3亦可经由其他金属层(例如金属层M2)连接至控制单元240、340，本发明内容不以此为限。因此，本发明内容的触控阵列可进一步简化制程(例如省略金属层M3与绝缘层BP3的制程)与降低成本。

或者，于另一实施例中，如图6A、6B所示，触控阵列的第一电极块610、第二电极块620与第三电极块630均设计位于像素电极640的下方，并且通过绝缘层BP3与像素电极640电性隔离。其余层配置类似图5A、5B所示，此处不再重复叙述。

为了说明触控面板内电极块与导线的连接方式，图10、11是说明本发明内容一些实施例的触控阵列的截面示意图，触控阵列形成于基板Sub上。图10、11是沿图9中线段CC’的截面示意图。

如图10、11所示，第一导线L1经由金属层M2连接至控制单元940，并且第一电极块910与第一导线L1(亦即金属层M2)电性连接。此外，图10的绝缘层BP1厚度亦可调整或者省略以适用于显示装置内触控阵列的不同结构。

以下说明触控阵列200、300操作于互容模式或自容模式的细节。请参考图2、3、7，图7是说明本发明内容一实施例的驱动信号Sig1与耦合信号Sig2的时序示意图。于一实施例中，应用触控阵列200、300的触控面板于操作时间T1内进行触控感测，并于显示时间T2内进行显示输出。如上述，当触控阵列200、300操作于第一模式(例如互容模式)时，控制单元240、340在操作时间T1内将相同的驱动信号Sig1经由第一导线L1提供至第一电极块210、310，并且第二电极块220、320每一者同样于操作时间T1内产生耦合信号Sig2。控制单元240、340经由第三导线L3从第二电极块220、320每一者检测耦合信号Sig2。于本实施例中，由于所有第一电极块210、310均接收相同的驱动信号Sig1，因此相较于现有技术，本发明内容可降低演算法的复杂度，并且有效地缩短触控面板进行触控的操作时间T1，进而增加显示时间T2的比例而改善显示效能(例如改善显示时间T2内像素充放电不足的问题)。

请参考图2、3、4、8，图4是说明本发明内容一实施例的触控阵列400的示意图，图8是说明本发明内容一实施例的驱动信号Sig1与耦合信号Sig21～Sig23的时序示意图。于另一实施例中，当触控阵列200、300操作于第二模式(例如互容模式)时，控制单元240、340在操作时间T1内将相同的驱动信号Sig1经由第一导线L1提供至第一电极块210、310，并且第二电极块220、320同样于操作时间T1内产生耦合信号Sig21～Sig23。控制单元240、340于操作时间T1的时段T11～T13内经由第三导线L3依序从第二电极块220、320每一者检测耦合信号Sig21～Sig23。具体而言，如图4所示，触控阵列400的第二电极块220可区分为多个群组451～453，控制单元240、340于时段T11内从群组451的第二电极块220检测耦合信号Sig21，于时段T12内从群组452的第二电极块220检测耦合信号Sig22，而于时段T13内从群组453的第二电极块220检测耦合信号Sig23。如此一来，触控阵列400操作于互容模式时，控制单元240、340可根据群组451～453分区检测耦合信号Sig21～Sig23以减少误报点(例如同轴误报点)的问题。需补充的是，图2、3的触控阵列200、300均可经由划分群组的方式而操作于图4、8所示的互容模式，并且群组的数量与划分方式不限于上述实施例，可依实际需求弹性订定之。

须注意到的是，当触控阵列操作在互容模式(如图7、8所示)时，控制单元240、340可经由第二导线L2提供直流电压至第三电极块230、330，或者亦可提供驱动信号Sig1的同步信号至第三电极块230、330以降低触控阵列200、300内寄生电容的影响。于另一实施例中，第三电极块230、330为浮接。

另一方面，当触控阵列200、300操作在自容模式时，控制单元240、340经由第三导线L3提供驱动信号至第二电极块220、320每一者，并且控制单元240、340经由第三导线L3检测第二电极块220、320每一者此时的感测信号(亦即自电容值)。由于自电容的变化较互电容的变化易于进行运算处理，并且触控阵列200、300操作于自容模式时具有高于互容模式的灵敏度，因此特别适用于使用者戴着手套或是触控面板的表面存在水滴的使用情境。需补充的是，当触控阵列200、300操作于自容模式时，控制单元240、340可分别经由第一导线L1与第二导线L2提供直流电压至第一电极块210、310与第三电极块230、330，或者亦可提供驱动信号的同步信号至第一电极块210、310与第三电极块230、330以降低触控阵列200、300内寄生电容的影响。于另一实施例中，第三电极块230、330为浮接。

综上所述，本发明内容的触控阵列可操作于互容模式或自容模式，因此可适用于使用者戴着手套或是触控面板表面存在水滴的使用情境。此外，由于本发明内容的触控阵列操作于自容模式所需的频道数目较现有技术少，因此可有效减少控制单元(例如控制晶片)的数目或布局面积。

虽然本案已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本案，任何熟习此技艺者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本案的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。