CN101452360B

CN101452360B - 电容式触控屏幕用的感测装置

Info

Publication number: CN101452360B
Application number: CN2007101877788A
Authority: CN
Inventors: 张钦富; 李政翰; 林昱翰
Original assignee: Empia Technology Inc
Current assignee: Egalax Empia Technology Inc
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: CN101452360A

Abstract

本发明公开一种电容式触控屏幕用的感测装置，其在一透明基板上一透明信号传导层上具有多条信号导线与一条参考导线，且该多条信号导线与该条参考导线各同时被加以一感测电压，且之间存有一等效电容。当一使用者触击该触控屏幕上的一玻璃基板于一触点时，该多条信号导线及该条参考导线间的等效电容被改变，此时该多条信号导线及该条参考导线上的电流亦相应改变。根据该等电流的改变，该触点在该触控屏幕上的位置可被求出。

Description

电容式触控屏幕用的感测装置

技术领域

本发明涉及触控面板的领域，尤其是一种电容式触控屏幕用的感测装置。

背景技术

传统上，电子装置的输入是以键盘与鼠标来操作，而不能以人类直觉的方式操作。之后，触控面板已被广用于各类大小型电子装置中，此时使用者得以手或触控笔等对象触击其上的屏幕的方式对该电子装置进行触点输入，此时触控面板下方所设的感测装置感测该触点的位置，借以达到操作该触控电子装置的目的。以感测触点输入的感测机制分，触控面板可分类为电阻式、电容式、音波式、光学式及电磁式等触控面板；以触控面板的种类分，其又包含触控屏幕及触控板等分类。

以电容式触控面板而言，其感测装置在感测触点位置时是借感测触点处的等效电容值的改变量的方式为之，其示意说明如图1所示，其中电容式触控面板常以使用者手指为输入媒介，一般不会使用触控笔，因手指为导电媒介而能改变触点位置处的等效电容值。在图1中，该电容式触控面板的感测装置10包含一透明基板11，在该透明基板11上具有一包含多条导线的导线数组12的设置，且该感测装置10设于触控面板的一玻璃板(未显示)之下，且该等导线12一般分别沿触控面板的X轴及Y轴而设(在此称作X轴及Y轴电极)，其中该等X轴电极与Y轴电极相跨但互不相接触，且位于不同平面上，且该玻璃板即为使用者的手指或触控笔触击之处。此外，该等导线12上各连接有一外接导线13，以供外部感测电压源Vsense依序输入测量信号I而感测一使用者在该玻璃面板上的触击位置，以下将有说明。

该等导线12与该玻璃面板之间构成一电容，该导线数组12的各X及Y电极之间及与一虚拟地(未显示)之间亦有电容效应的存在，且该等电容对于该导线数组12的每一X及Y电极而言皆联合构成一等效电容。当一使用者手指或触控笔接触该玻璃面板上的一点时，该接触点即对该等导线12带来一电容效应，故该接触点下方的等效电容值被改变。在感测该等效电容值时，该感测电压源Vsense通过该等外接导线13送入电流I，并利用一电流侦测单元(未显示)感测该等电流I的改变，此电流I的改变便对应于该等效电容值的改变，故该触点在该玻璃面板上的所在位置被测知。

然而，该种感测装置10的X及Y轴电极位于不同平面，故透明基板11的所需数目实际上为二，故成本偏高。此外，每一外接导线13的电流I必须由一对应电流侦测单元(未显示)接收并侦测，故所需的电流侦测单元的数目较多，故成本较高。若令各外接电线13被依序送入信号Vsense，此时电流侦测单元可为各电流信号I轮流共享，然而此时触点位置的侦测速度亦变慢；若每一导线12皆对应设以一该电流侦测单元，则成本又将大增。

鉴于上述原因，有必要提出一种较佳的电容式触控面板的感测装置。

发明内容

鉴于上述公知技术所存在的问题，本发明的一目的即在于提出一种电容式触控屏幕用的感测装置。

本发明的另一目的在于提出一种电容式触控屏幕用的感测装置，其仅使用一单层基板，故成本较低。

本发明的另一目的在于提出一种电容式触控屏幕用的感测装置，其所用的单层基板上感测用导线总数小，故所需对应使用的模拟至数字转换器少，故成本较低，且每一该等导线可因此同时被加以一感测电压，感测速度因此较快。

本发明的电容式触控屏幕用的感测装置包含一透明基板、一透明信号传导层、多条信号导线、一参考导线、多个信号侦测单元及一控制器。该透明基板实质上为一矩形；该透明信号传导层被形成于该透明基板上，并具有一第一及一第二X方向侧与一第一及一第二Y方向侧；多条T字型信号导线被形成于该透明信号传导层上，并沿该透明信号传导层的该第一及第二X及Y方向侧之一上排列设置，并各包含一第一端及一第二端，且该等信号导线的第一端的相邻者彼此间以一预定间隙相隔，该第二端被加以一侦测电压，以在该多条T字型信号导线上各形成一电流；该参考导线被沿设于该透明信号传导层上的该多条信号导线所设的该侧的相对侧上，并被加以该侦测电压，以在该参考导线上形成一电流；该多个信号侦测单元与该多条信号导线及该参考导线呈一对一关系电性相接，用以侦测该多条信号导线及参考导线上的电流，并得到多个对应的电流值；且该控制器与该多个信号侦测单元电性相接，接收该多个电流值，并根据该多个电流值计算使用者在该触控屏幕上的一触点的位置。

在一较佳实施例中，当该多条信号导线与该参考导线分别位于该第一及第二X侧上时，该触点的位置(X，Y)为：

X＝[x1In+1+x2(I 1+I2+…+Ii+…+In)]/(I1+I2+…+Ii+…+In+In+1)，及

Y＝(y1I1+y2I2+…+yiIi+…+ynIn)/(I1+I2+…+Ii+…+In)，

其中n为该多条信号导线的总数，n+1为该多条信号导线与该参考导线的总数，x1及x2分别为该透明信号传导层的第二X侧及第一X侧的X坐标，yi(i＝1，2，…，n)分别为该多条信号导线的Y坐标，Ii(i＝1，2，…，n，n+1)分别为该多条信号导线及该参考导线上的被测得电流的值，且当该多条信号导线与该参考导线分别位于该第一及第二y侧上时，该触点的位置(X，Y)为：

X＝(x1I1+x2I2+…+xiIi+…+xnIn)/(I1+I2+…+Ii+…+In)，

Y＝[y1In+1+y2(I1+I2+…+Ii+…+In)]/(I1+I2+…+Ii+…+In+In+1)，

其中n为该多条信号导线的总数，n+1为该多条信号导线与该参考导线的总数，xi(i＝1，2，…，n)分别为该多条信号导线的X坐标，y1及y2分别为该透明信号传导层的第二y侧及第一Y侧的Y坐标，Ii(i＝1，2，…，n，n+1)分别为该多条信号导线及该参考导线上的被测得电流的值。

借由使用本发明，一电容式触控屏幕上的使用者触击输入的触点的位置(X，Y)的侦测可在成本低及速度快的条件下被达成。

附图说明

本发明的较佳实施例的说明系通过下列附图而为，其中：

图1为一传统电容式触控屏幕用的感测装置的示意图；及

图2为本发明的电容式触控屏幕用的感测装置的示意图。

【主要元件附图标记说明】

10感测装置 11透明基板

12导线数组 13外接导线

20感测装置 21透明基板

22透明信号传导层 23T字型信号导线

24参考导线 25外接导线

具体实施方式

本发明为一种电容式触控屏幕用的感测装置，其将借由较佳实施例配合所附附图详细说明如下。

请参阅图2，其为本发明的电容式触控屏幕用的感测装置的运作的示意说明图。如图所示，该感测装置20包含一透明基板21、一透明信号传导层22、多条信号导线23、一参考导线24、多条外接导线25、多个信号侦测单元26及一控制器27。

该透明基板21实质上为一矩形。该透明信号传导层22被同形形成于该透明基板21上，并具有一第一及一第二X方向侧与一第一及一第二Y方向侧。

该多条信号导线23被形成于该透明信号传导层22上，并沿该透明信号传导层22的该第一及第二X及Y方向侧之一上排列设置(图式中所示为沿第一X方向侧设置，且该等信号导线23的数目为三，且以下皆以三信号导线23进行说明)。该等T字型信号导线23各包含一第一端及一第二端，且该第一端的T字型部份用以有效接收该信号传导层22上的一信号，且该等信号接收导线23’的相邻者彼此间以一预定间隙g相隔。该等T字型信号导线的第二端各被加以一侦测电压Vsense，以在该多条T字型信号导线23上各形成一电流I1、I2及I3。实际上，该等T字型信号导线23只要有二即可达成对触点P的感测功能。

该参考导线24被沿设于该透明信号传导层22上该多条T字型信号导线23所设的该侧的相对侧上，如在该多条T字型信号导线23被设于该第一X侧时被设于该第二X侧上，即如图中所示之例。该参考导线24并亦被加以该感测电压Vsense，以在该参考导线24上形成一电流I4。

该多个信号侦测单元26与该多条T字型信号导线23及该参考导线24呈一对一关系电性相接，用以侦测该多条T字型信号导线23及参考导线24上的电流，并得到多个对应的电流值。

该控制器27与该多个信号侦测单元26相接，并具有一位置判定单元271，用以接收该多个电流值，并对该等接收得电流值加以计算而求出该触点P在该触控屏幕上的位置。当使用者在对该触控屏幕做触击输入时，其作用在该感测装置20上的一玻璃基板(未显示)上，且位置判定单元271根据该多个所得到的电流值计算该触点P在该触控屏幕上的位置，其中该触点位置决定的依据将说明如后。

在较佳实施例中，上述透明信号传导层为铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)或氧化锑锡氧化物(ATO)。

在较佳实施例中，该感测装置20更包含多条外接导线25，用以电性连接该多条T字型信号导线23及该参考导线24与该多个信号侦测单元26。

在较佳实施例中，该控制器27更包含一模拟至数字转换器272，且该多个信号侦测单元26得到的电流值Ii(i＝1，2，3，4)各为一模拟电流值。该模拟至数字转换器272将该多个信号侦测单元26得到的模拟电流值各转换为一数字电流值，且该位置判断单元271根据该多个模拟至数字转换器272得到的数字电流值计算该触点的位置。

在又较佳实施例中，该控制器27中更包含一内存273，用以储存一查找表，其中该查找表为一该玻璃面板与该触控屏幕上的位置坐标间的对应关系表，因上述判定出的触点位置位于玻璃面板上。事实上，该电容式触控屏幕被配合一计算机装置(未显示)使用，且该计算机装置中存有一触控驱动程序，且该触控驱动程序决定该查找表中的对应关系，即配合使用的计算机装置所需求出的触点位置在触控屏幕上。

在较佳实施例中，该多个信号侦测单元26的每一个皆为一取样保持电路，且各式适用的取样保持电路皆可被使用。

以下将对本发明的在该玻璃面板上的触点位置判定原理及方式进行说明。

当无触点P存在时，各T字型信号导线23与该参考导线24间各存有一特定电容效应。当该触点P存在于该玻璃面板上时，该等特定电容效应皆改变，故借此一电容效应的改变可侦测得该触点P的所在位置。由于该等电容效应各对应于一在该信号传导层22上的电流，故该信号传导层22上的电流的改变可作为触点P的感测的依据，又该信号传导层22上的电流会反映于该等T字型信号导线23上，故侦测该等T字型信号导线23上的电流即可知该触点P的所在位置。

当该多条T字型信号导线23与该参考导线24分别位于该第一及第二X侧上时，该触点P的位置(X，Y)为：

X＝[x1In+1+x2(I1+I2+…Ii+…+In)]/(I1+I2+…Ii+…+In+In+1)(1)，及

Y＝(y1I1+y2I2+…+yiIi+…+ynIn)/(I1+I2+…+Ii+…+In)(2)，

其中n为该多条T字型信号导线23的总数，n+1为该多条T字型信号导线23与该参考导线24的总数，x1及x2分别为该透明信号传导层22的第二X侧及第一X侧的X坐标，yi(i＝1，2，…，n)分别为该多条T字型信号导线23的Y坐标位置，Ii(i＝1，2，…，n，n+1)分别为该多条T字型信号导线23及该参考导线24上的被测得电流的值。

当该多条T字型信号导线与该参考导线分别位于该第一及第二Y侧上时，该触点的位置(X，Y)为：

X＝(x1I1+x2I2+…+xiIi+…+xnIn)/(I1+I2+…+Ii+…+In)(1)，及

Y＝[y1In+1+y2(I1+I2+…+Ii+…+In)]/(I1+I2+…+Ii+…+In+In+1)(2)，

其中n为该多条T字型信号导线23的总数，n+1为该多条T字型信号导线23与该参考导线24的总数，xi(i＝1，2，…，n)分别为该多条T字型信号导线23的X坐标，y1及y2分别为该透明信号传导层22的第二Y侧及第一Y侧的Y坐标，Ii(i＝1，2，…，n，n+1)分别为该多条T字型信号导线23及该参考导线24上的被测得电流的值。

由于本发明的感测装置20仅需一基板21，少于传统感测装置的二X向及Y向导线用基板，故成本得以降低。再者，由于感测触点位置用的总导线23及24数少，故该等信号侦测单元26可同时被提供而成本不致明显增加，不似传统感测装置的信号侦测单元仅为一而为各导线上的信号所共享，故感测速度得以提升。

本发明已借由特定实施例说明如上，本技术领域内的普通技术人员可借由该等实施例的原理而推衍出其它可能实施例，如此推衍出的实施例皆属于本发明的保护范围，故本发明的实际保护范围当由权利要求定义。

Claims

1.一种电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，包含：

一透明基板，实质上为一矩形；

一透明信号传导层，被形成于该透明基板上，并具有一第一及一第二X方向侧与一第一及一第二Y方向侧；

多条T字型信号导线，被形成于该透明信号传导层上，并沿该透明信号传导层的该第一及第二X及Y方向侧之一上排列设置，并各包含一第一端及一第二端，且该等信号导线的第一端的相邻者彼此间以一预定间隙相隔，该第二端被加以一侦测电压，以在该多条T字型信号导线上各形成一电流；

一参考导线，被沿设于该透明信号传导层上该多条T字型信号导线所设的该侧的相对侧上，并被加以该侦测电压，以在该参考导线上形成一电流；

多个信号侦测单元，与该多条T字型信号导线及该参考导线呈一对一关系电性相接，用以侦测该多条T字型信号导线及参考导线上的电流，并得到多个对应的电流值；及

一控制器，与该多个信号侦测单元电性相接、接收该多个电流值、并根据该多个电流值计算使用者在该电容式触控屏幕上的一触点的位置。

2.如权利要求1所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，其中该透明信号传导层为铟锡氧化物、铟锌氧化物及氧化锑锡氧化物之一。

3.如权利要求1所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，其中该多个信号侦测单元的每一个皆为一取样保持电路。

4.如权利要求1所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，其中当该多条T字型信号导线与该参考导线分别位于该第一及第二X侧上时，该触点的位置(X，Y)为：

X＝[x1I(n+1)+x2(I1+I2+…+Ii+…+In)]/(I1+I2+…+Ii+…+In+I(n+1))，及

Y＝(y1I1+y2I2+…+yiIi+…+ynIn)/(I1+I2+…+Ii+…+In)，

其中n为该多条T字型信号导线的总数，n+1为该多条T字型信号导线与该参考导线的总数，x1及x2分别为该透明信号传导层的第二X侧及第一X侧的X坐标，yi(i＝1，2，…，n)分别为该多条T字型信号导线的Y坐标，Ii(i＝1，2，…，n，n+1)分别为该多条T字型信号导线及该参考导线上的被测得电流的值，且当该多条T字型信号导线与该参考导线分别位于该第一及第二Y侧上时，该触点的位置(X，Y)为：

X＝(x1I1+x2I2+…+xiIi+…+xnIn)/(I1+I2+…+Ii+…+In)，

Y＝[y1I(n+1)+y2(I1+I2+…+Ii+…+In)]/(I1+I2+…+Ii+…+In+I(n+1))，

其中n为该多条T字型信号导线的总数，n+1为该多条T字型信号导线与该参考导线的总数，xi(i＝1，2，…，n)分别为该多条T字型信号导线的X坐标，y1及y2分别为该透明信号传导层的第二Y侧及第一Y侧的Y坐标，Ii(i＝1，2，…，n，n+1)分别为该多条T字型信号导线及该参考导线上的被测得电流的值。

5.如权利要求4所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，更包含多条外接导线，用以电性连接该多条T字型信号导线及该参考导线与该多个信号侦测单元，并电性连接该多个信号侦测单元与该控制器。

6.如权利要求4所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，该n的最小值为二。

7.如权利要求1所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，其中该控制器包含一模拟至数字转换器，且该多个信号侦测单元得到的电流值各为一模拟电流值，该模拟至数字转换器将该多个信号侦测单元得到的模拟电流值各转换为一数字电流值，且该控制器根据该多个模拟至数字转换器得到的数字电流值计算该触点在该电容式触控屏幕上的位置。

8.如权利要求1所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，其中该电容式触控屏幕在该感测装置上包含一玻璃面板，且该触点为使用者手指触击于该玻璃面板上的位置。

9.如权利要求8所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，其中该控制器中包含一内存，用以储存一查找表，其中该查找表为一该玻璃面板与该电容式触控屏幕上的位置坐标间的对应关系表。

10.如权利要求9所述的电容式触控屏幕用的感测装置，其特征在于，其中该电容式触控屏幕被配合一计算机装置使用，且该计算机装置中存有一触控驱动程序，且该触控驱动程序判定该查找表中的对应关系。