CN102201805A

CN102201805A - 触控装置及其方法

Info

Publication number: CN102201805A
Application number: CN 201010142856
Authority: CN
Inventors: 曾汉阳
Original assignee: HUAXI SEMICONDUCTOR CO Ltd
Current assignee: HUAXI SEMICONDUCTOR CO Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2011-09-28

Abstract

一种触控装置以及触控装置侦测方法。触控装置至少包含一电阻膜阵列、一电感电容振荡器以及一开关单元。电阻膜阵列，基本上由在一列方向间隔配置形成一单层平面结构的数个电阻膜组成，其中每一电阻膜具有一长条形外观，并且每一电阻膜包含一第一节点与一第二节点，分别位于每一电阻膜的两端。电感电容振荡器，具有一输入端与一输出端。开关单元，分别电性连接电阻膜阵列与电感电容振荡器的输入端，其中开关单元逐次电性连接每一电阻膜的第一节点与第二节点。

Description

触控装置及其方法

技术领域

本发明是有关于一种触控装置。

背景技术

由于科技通讯产业的快速发展，信息产品的应用也随之愈趋普及，例如笔记型计算机、个人数字助理(PDA)以及3G智慧等具有触控式屏幕面板的电子产品置更是频繁地出现在日常周遭之中。而这不仅大幅提升生活上的便利性，亦更是在时间与空间上造成了压缩，使得现代的每个人不再局限制约于地理上的疆界，而能够使彼此间更紧密的结合互动以及大量讯息知识的交流，求达成共同利益福祉最优化。

然而，传统电阻式触控面板，需使用双层电阻膜结构。经由对一层电阻膜施加电压后，由另一层电阻膜读取出接触点的分压值，从而获得触控点的位置信息。由于二层电阻膜间平常需隔开以防止不平常接触，所以在操作时往往需施加一定力道，使得此两电阻膜产生有效接触以便读出触控点的位置信息。

另外，一般电容式触控面板，使用二层电极做互不重迭的感应垫。再利用电阻电容充放电或电阻电容振荡方式侦测不同感应垫间的电容值在触摸下的变化，而获得触控点的位置信息。

由于，此方式采两层结构，故下层电极距离手指较远且受上层电极遮蔽效应，导致其灵敏度较差。另外，因为采用电阻电容充放电方式或电阻电容振荡方式侦测电容变化，感应垫上需为高阻抗，且需利用高增益及高转换率(高频宽)的电压比较器，来将电容上的电压变动转为数字逻辑电位，以便藉测量时间或频率，获知电容值。

然而，这些高阻抗、高增益及高频宽特性，亦造成其易受外界噪声干扰而影响量测值。

有鉴于此，目前所需求的是一种不仅具有简单结构，更可有效抗拒外部噪声干扰的触控式面板结构，以有效侦测触控点的位置信息，并提升其工艺良率、降低成本，从而更可适切地整合于现今日的多媒体及通讯电子产品中。

发明内容

因此，本发明的一目的是在提供一种触控装置与其方法，用以经由单层电阻膜结构，侦测触控点位置信息，进而降低系统成本以及改善对外部干扰噪声的抗拒能力。

本发明的一方面提出一种触控装置，至少包含一电阻膜阵列、一电感电容振荡器以及一开关单元。电阻膜阵列，基本上由在一列方向间隔配置形成一单层平面结构的数个电阻膜组成，其中每一电阻膜具有一长条形外观，并且每一电阻膜包含一第一节点与一第二节点，分别位于每一电阻膜的两端。电感电容振荡器，具有一输入端与一输出端。开关单元，分别电性连接电阻膜阵列与电感电容振荡器的输入端，其中开关单元逐次电性连接每一电阻膜的第一节点与第二节点。

本发明的另一方面提出一种触控装置的侦测方法，至少包含，提供一电阻膜阵列，基本上由在一列方向间隔配置形成一单层平面结构复的数个电阻膜组成，其中每一电阻膜具有一长条形外观；逐次电性连接每一电阻膜，至一电感电容振荡器的一输入端；量测电感电容振荡器的一振荡频率；以及根据振荡频率变化，获取一触控位置信息。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1绘示依照本发明一实施例的一种触控装置。

图2绘示依照本发明一实施例的手指头触碰于电阻膜时，所等效的电容电阻串联网络。

图3绘示依照本发明一实施例的触控点位置与振荡频率的对应图表。

图4绘示依照本发明一实施例的触控点位置与振荡频率的对应图表。

图5绘示依照本发明一实施例的一种触控装置。

图6绘示依照本发明一实施例的一种触控装置的侦测方法的一流程图。

主要组件符号说明：

100：触控装置 132：输出端

110：电阻膜阵列 133：反相放大器

1th～nth：电阻膜 134：电感

112：第一节点 135：第一电容

114：第二节点 136：第二电容

120：开关单元 137：第三电容

122：第一开关 138：电容开关

124：第二开关 600：侦测方法

130：电感电容振荡器 601～604：步骤

131：输入端

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的图式及以下所述各种实施例，图式中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免造成本发明不必要的限制。

请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的一种触控装置100，至少包含一电阻膜阵列110、一电感电容振荡器130以及一开关单元120。电阻膜阵列110，基本上由在一列方向间隔配置形成一单层平面结构的数个电阻膜(1th～nth)组成，其中每一电阻膜(1th～nth)具有一长条形外观，并且每一电阻膜(1th～nth)包含一第一节点112与一第二节点114，分别位于所对应电阻膜(1th～nth)的两端。电感电容振荡器130，具有一输入端131与一输出端132。开关单元120，分别电性连接电阻膜阵列110与电感电容振荡器130的输入端131，其中开关单元120逐次电性连接每一电阻膜(1th～nth)的第一节点112与第二节点114。

请继续参照图1，于本发明的一实施例中，电阻膜(1th～nth)的材质为氧化铟锡(Indium Tin Oxide；ITO)。每一电阻膜(1th～nth)皆具有相同的一宽度与一长度。当此些电阻膜(1th～nth)间隔配置形成平面的单层结构时，其第一节点112依序排列于电阻膜阵列110的一侧，而其第二节点114依序排列于电阻膜阵列110的另一侧。开关单元120则包含一第一开关122与一第二开关124，配置于电阻膜阵列110的两侧，并且分别对应切换电性连接其第一节点112与其第二节点114。

请参照图2，其绘示于本发明的一实施例中，手指头触碰于电阻膜时，所等效的电容电阻串联网络。由于电阻膜(1th～nth)皆可等效一电阻值随位置变化的可变电阻，因此当手指头触碰于任一电阻膜(1th～nth)时，手指头等效为一个电容电阻串联网络的电阻值随触碰位置产生改变。因此，手指头在不同电阻膜位置所形成的等效串联电路为C_s+R_s+ΔR_ITO，其中C_s+R_s为手指头的等效串联网络，而ΔR_ITO则为手指头在电阻膜不同位置的电阻变化。

更进一步地来说，经由串联等效网络的电阻变化会改变其并联等效网络的电容值，而可得一随串联电阻值改变的等效并联电容C_p，以并联在电感电容振荡器130的输入端131，并使振荡频率产生变化。如此一来，透过从输出端132测量其振荡频率的改变即可获得所对应的阻抗变化，从而准确侦测出触控点的位置信息。

请参照图3，其绘示于本发明的一实施例中，单一电阻膜上的触控点位置与振荡频率的对应图表。电感电容振荡器130根据手指头的触控点位置的不同而产生对应频率变化。当触控点越靠近第一节点112，并经由开关单元120电性连接至电感电容振荡器130时，其振荡频率越低；当触控点越远离第一节点112时，由于经过电阻膜的等效电容电阻的电性连接，其并联至电感电容振荡器130的等效电容值则下降，致使其振荡频率上升。因此，则可得到触控点位置与振荡器间的相对距离及其频率的对应线性变化关系，(即实线所示)。反之，当电感电容振荡器130电性连接至电阻膜的另一端，(即虚线所示)，则可获得另一组触控点位置与两侧节点间的相对距离及其频率的对应线性变化关系。

并且，由于当触控点的接触面积愈大时，手指头所对应等效的电容值愈大，进而使得其对应斜率越大；反之亦然。是故，透过两次分别于电阻膜两端的频率量测，由于其接触面积的影响幅度相同，所以于交叉比对之后，即可摒除触控点的接触面积大小的干扰影响，而能够准确地侦测出触控点于电阻膜于横向X轴上的位置信息。

另一方面而言，更可以经由振荡频率与接触面积的关系，来予以计算出其触控点于纵向Y轴上的位置信息。因此，当触控点同时位于多条电阻膜(1th～nth)上时，则可经由依序扫描量测，获得每一条电阻膜(1th～nth)的位置信息，分别根据振荡频率的变化，以侦测出其横向X轴与纵向Y轴位置。

请参照图4，其绘示于本发明的一实施例中，触控点位置与振荡频率的对应图表。如图4所示，手指头的接触点同时位于电阻膜110中的第n-1条、第n条以及第n+1条上。然而，由于振荡频率变化量与接触面积的关系，当于同一X轴位置上时，其接触面积愈大，所对应产生的电容值愈大，致使振荡频率变化幅度加大，而其斜率越大；反的，接触面积愈小，所对应的等效电容值越小，致使振荡频率变化幅度则越小，其斜率亦随之变小。

请继续参照图4，因此，经由开关单元120的启闭，依序分别对于每一电阻膜(1th～nth)的第一端112与第二端114进行扫描比对后，获得其X方向上的位置信息。另一方面，更可根据电阻膜阵列110中的频率变化量分布，据以计算侦测出触控点的Y轴位置信息，从而准确侦测到手指头主要分别位于第n条、第n+1条以及第n-1条电阻膜上。

因此，由上述说明可充分明了，本发明仅需单层电阻膜结构，即可有效且准确地侦测出触控点的位置信息，例如一般8x8的触控面板结构，经由本发明则一次扺需扫描侦测16条电阻膜的频率变化量，就能准确获得触控点的位置，而这将能够大幅提升制造上的良率提高以及降低成本。

请继续参照图1。如图所示，于本发明的一实施例中，电感电容振荡器130包含一反相放大器133、一电感134、一第一电容135以及一第二电容136。反相放大器133具有一输入端与一输出端，其中输入端电性连接开关单元120。电感134具有一第一端与一第二端，第一端电性连接反相放大器133的输入端，而第二端电性连接反相放大器133的输出端。第一电容135具有一第一端与一第二端，第一端电性连接反相放大器133的输入端，而第二端接地。第二电容136，具有一第一端与一第二端，第一端电性连接反相放大器133的输出端，而第二端接地。

由于，电感电容振荡器130的反相放大器133输入端131存在由电感134及第二电容136所形成的一带通滤波器，因此触控点于电阻膜阵列110的等效电路，则视作为此带通滤波器的一环，而所对应改变的仅是等效电容值。此外，更因为电感电容振荡器130具有窄频宽的特性，所以可以大幅滤掉手指头于触控时所回传的带宽外噪声以及屏幕面板周围与启闭间所产生的噪声，从而免除多次数据取样，并再予以平均等的繁数个值分析计算过程，致使有效提升反应速度及其灵敏度。

请继续参照图1。如图所示，于一实施例中，电感电容振荡器130更包含一第三电容137以及一电容开关138。第三电容137电性连接反相放大器133的输出端。电容开关138，其一端连接第三电容137，另一端则接地，其中当电容开关138开启时，用以改变电感电容振荡器130的一等效电容值。

具体而言，当电容开关开启时，第三电容137并联至电感电容振荡器130，使降低改变其振荡频率。而于切换频率时，当两个频率都有变化，即代表为真实的手指头触控信号；当其中一个不变时，即代表另一频率被干扰而非真实的手指头触控信号。因此，只要使振荡频率介切换第三电容137使之不等于外部干扰频率，即可改善干扰现象，以避免产生误动作，更可提升其准确度。

然而，上述实施例虽仅以经由第三电容137，以进行切换两个不同频率，惟本发明不以此为限，亦可透过选择切换三个以上的不同的频率，来判读是否为触控微信号或是噪声干扰。

除此之外，电感电容振荡器130亦能够经由计数器来获得振荡频率，更或是将振荡频率转换成一对应电压值，再传送至ADC，还原至频域响应。之后，经由软件程序的进一步噪声处理，将快速的变动信号予于排除，经由多次取样再进行平均，即可再次滤掉噪声，进而有效地进行数据分析。

请参照图5，其绘示依照本发明另一实施例的一种触控装置100，其中电阻膜110的第一节点112与第二节点114皆可依序排列于电阻膜110的同一侧。开关单元包含一第一开关122，配置以对应切换电性连接第一节点112与第二节点114。

本发明的又一实施例为一种触控装置的侦测方法，其中触控装置包含一电阻膜阵列、一电感电容振荡器以及一开关单元。请参照图6，为本发明的另一实施例的一种触控装置的侦测方法的一流程图，触控装置的侦测方法600包含下列步骤：于步骤601，提供一电阻膜阵列，基本上由在一列方向间隔配置形成一单层平面结构的数个电阻膜组成，其中每一电阻膜具有一长条形外观，；于步骤602，透过开关单元，以逐次电性连接电阻膜，至一电感电容振荡器的一输入端；于步骤603，从电感电容振荡器的一输出端，以量测电感电容振荡器的一振荡频率；于步骤604，则根据振荡频率的变化量，计算获取一触控位置信息。

而且，于本发明的一实施例中，更包含逐次电性连接每一电阻膜的一第一节点与一第二节点，用以分别于两端扫描量测所对应的振荡频率变化量。

此外，于本发明的一实施例中，更经由启闭一电容开关，以改变电感电容振荡器的等效电容值，进而切换振荡频率，确切地改善对外部干扰噪声的抗拒能力。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种触控装置，至少包含：

一电阻膜阵列，基本上由在一列方向间隔配置形成一单层平面结构的数个电阻膜组成，其中每一该电阻膜具有一长条形外观，并且每一该电阻膜包含一第一节点与一第二节点，分别位于每一该电阻膜的两端；

一电感电容振荡器，具有一输入端与一输出端；以及

一开关单元，分别电性连接该电阻膜阵列与该电感电容振荡器的该输入端，其中该开关单元逐次电性连接每一该电阻膜的该第一节点与该第二节点。

2.如权利要求1所述的触控装置，其中该些电阻膜为氧化铟锡(Indium TinOxide，ITO)或其它具备电阻特行的材料。

3.如权利要求1所述的触控装置，其中该些电阻膜皆具有相同的一宽度与一长度。

4.如权利要求1所述的触控装置，其中该些第一节点依序排列于该些电阻膜的一侧，而该些第二节点依序排列于该些电阻膜的另一侧。

5.如权利要求4所述的触控装置，其中该

开关单元包含一第一开关与一第二开关，配置于该些电阻膜的两端，并且分别对应切换电性连接该些第一节点与该些第二节点。

6.如权利要求1所述的触控装置，其中该电感电容振荡器，包含：

一反相放大器，具有一输入端与一输出端，其中该输入端电性连接该开关；

一电感，具有一第一端与一第二端，其中该第一端电性连接该反相放大器的该输入端，而该第二端电性连接该反相放大器的该输出端；

一第一电容，具有一第一端与一第二端，其中该第一端电性连接该反相放大器的该输入端，而该第二端接地；以及

一第二电容，具有一第一端与一第二端，其中该第一端电性连接该反相放大器的该输出端，而该第二端接地。

7.如权利要求6所述的触控装置，其中该电感电容振荡器，更包含：

一第三电容，电性连接该反相放大器的该输出端；以及

一电容开关，一端连接该第三电容，另一端接地；

其中当该电容开关开启时，用以改变该电感电容振荡器的一等效电容值。

8.一种触控侦测方法，至少包含：

提供一电阻膜阵列，基本上由在一列方向间隔配置形成一单层平面结构的数个电阻膜组成，其中每一电阻膜具有一长条形外观的；

逐次电性连接每一该电阻膜，至一电感电容振荡器的一输入端；

量测该电感电容振荡器的一振荡频率；以及

根据该振荡频率，获取一触控位置信息。

9.如权利要求8所述的触控侦测方法，其中更包含，逐次电性连接每一该电阻膜的一第一节点与一第二节点，用以量测所对应的该振荡频率。

10.如权利要求9所述的触控侦测方法，其中更包含，启闭一电容开关，以改变该电感电容振荡器的等效电容值，进而切换该振荡频率。