CN106293286B - 可携式电子装置及其触控感测芯片与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可携式电子装置，其中包含一触控感应模块、一基板、一形成于该基板上的导电层、一电阻测量模块与一控制模块。该导电层包含多个感应电极。该触控感应模块根据该多个感应电极的多个电容量变化判断是否出现一被触碰点。该电阻测量模块是用以测量该导电层的至少一部分的一电阻值。该控制模块根据该电阻值决定该触控感应模块是否应进入一校正模式。

Description

可携式电子装置及其触控感测芯片与控制方法

技术领域

本发明与可携式电子装置相关，并且尤其与校正可携式电子装置的触控感应模块的技术相关。

背景技术

随着科技日益进步，近年来各种电子产品的操作界面都愈来愈人性化。举例而言，通过触控屏幕，使用者可直接以手指或触控笔在屏幕上操作程序、输入讯息/文字/图样，省去使用键盘或按键等输入装置的麻烦。实际上，触控屏幕通常是由一感应面板及设置于感应面板后方的显示器组成。根据使用者在感应面板上所触碰的位置，以及当时显示器所呈现的画面，电子装置即可判断该次触碰的意涵，并执行相对应的操作结果。

现行触控技术大致分为电阻式、电容式、电磁感应式、超声波式以及光学式几类，其中尤以电容式触控技术目前最为广泛应用于可携式电子产品中。自电容式(self-capacitance)触控技术是以使用者触碰造成的感应电极的电容变化量来判断触碰发生位置。一般而言，在使用者未碰触时，各感应电极原本即具有一背景电容量。所谓电容变化量是指感应电极受使用者影响后的电容量与该背景电容量的差异。理想上，该背景电容量应大致保持固定不变。然而，在现实情况中，当环境温度瞬间出现剧烈变化时，感应电极的背景电容量往往会随之大幅改变。在尚未重新校正这些背景电容量之前，后端电路可能会误将实际上未被碰触的点视为被碰触，或是将使用者碰触的点视为未被碰触，进而引发错误的操作结果。

请参阅图1呈现的背景电容量变化态样范例。在时间点t1之前，感应电极的背景电容量为a。假设原本后端电路被设定为：当检测到一感应电极的电容量高于背景电容量，且两者间的差异高于一预设值Δ时，便判定该感应电极受到使用者碰触。在这个情况下，若一感应电极的电容量高于图1中标示的电容门槛值b，后端电路即判定该感应电极受到使用者碰触。在时间点t1之后，因为电子装置所在的环境温度的急遽变化，感应电极的背景电容量开始升高，并且在时间点t2趋于稳定，随后保持为c。由图1可看出，即使在使用者未碰触感应电极的情况下，后端电路也会因检测到感应电极的电容量高于电容门槛值b，而误判使用者持续碰触该感应电极。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种新的可携式电子装置及其控制方法。利用铟锡氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)的电阻值会随着环境变化的特性，根据本发明的可携式电子装置、触控感应芯片及其控制方法借由测量导电层的电阻值来判定是否应控制触控感应模块进入校正模式，以避免产生错误的感应结果。

根据本发明的一个方面为一种可携式电子装置，其中包含一触控感应模块、一基板、一导电层、一电阻测量模块与一控制模块。该导电层形成于该基板上，其包含多个感应电极。该触控感应模块用以根据该多个感应电极的多个电容量变化判断是否出现一被触碰点。该电阻测量模块用以测量该导电层的至少一部分的一电阻值。该控制模块根据该电阻值决定该触控感应模块是否应进入一校正模式。

根据本发明的另一方面为一种应用于一可携式电子装置的控制方法。该可携式电子装置包含一触控感应模块、一基板以及形成于该基板上的一导电层。该导电层包含多个感应电极。该触控感应模块根据该多个感应电极的多个电容量变化判断是否出现一被触碰点。该控制方法包含测量该导电层的至少一部分的一电阻值，以及根据该电阻值决定该触控感应模块是否应进入一校正模式。

根据本发明的另一方面为应用于一可携式电子装置的触控感应芯片。该可携式电子装置另包含一基板以及形成于该基板上的一导电层，其包含多个感应电极。该触控感应芯片包含一触控感应模块、一电阻测量模块、以及一控制模块。该触控感应模块是用以根据该多个感应电极的多个电容量变化判断是否出现一被触碰点。该电阻测量模块是用以测量该导电层的至少一部分的一电阻值。该控制模块根据该电阻值决定该触控感应模块是否应进入一校正模式。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为一感应电极的背景电容量变化态样范例。

图2为根据本发明的一实施例中的可携式电子装置的功能方块图。

图3为根据本发明的被触碰点检测门槛值与背景电容量变化的相对关系范例。

图4为根据本发明的一实施例中的可携式电子装置的控制方法的流程图。

图5进一步呈现根据本发明的控制方法的详细步骤范例。

须说明的是，本发明的附图包含呈现多种彼此关联的功能性模块的功能方块图。这些附图并非细部电路图，且其中的连接线仅用以表示信号流。功能性元件及/或程序间的多种互动关系不一定要通过直接的电性连结始能达成。此外，个别元件的功能不一定要如附图中绘示的方式分配，且分散式的区块不一定要以分散式的电子元件实现。

图中元件标号说明：

100：可携式电子装置 12：触控感应模块

14：基板 142：铟锡氧化物结构

142A：感应电极 142B：防护环

16：电阻测量模块 18：控制模块

S41、S42：流程步骤 S51～S55：流程步骤

GND：接地端

具体实施方式

根据本发明的一具体实施例为一可携式电子装置，其功能方块图请见图2。可携式电子装置100包含一触控感应模块12、一基板14、一电阻测量模块16与一控制模块18。其中触控感应模块12、电阻测量模块16与控制模块18可由一触控感测芯片实现。于实际应用中，可携式电子装置100可为平板电脑、智慧型手机、电子游戏机、穿戴式装置等具有触控功能的电子装置，但不以这些范例为限。

基板14上形成有一铟锡氧化物(ITO)结构142。于此实施例中，铟锡氧化物结构142包含配合触控感应模块12的多个感应电极142A与环绕这些感应电极142A的一防护环(guard ring)142B(被绘示为涂布斜纹图样)。防护环142B的一端被连接至接地端GND，借此减少这些感应电极142A受到邻近电路的干扰。触控感应模块12负责根据各个感应电极142A的电容量变化来判断使用者触碰的位置。须说明的是，图2中的感应电极142A的数量和形状仅为范例，不对本发明的范畴构成限制。此外，本发明所属技术领域中具有通常知识者通过后续说明可理解，虽然图2以自电容式(self-capacitance)触控感应模块的电极配置做为范例，但本发明的概念亦可应用于互电容式(mutual-capacitance)触控感应模块。

电阻测量模块16用以测量铟锡氧化物结构142的一电阻值。于此实施例中，电阻测量模块16的测量对象为防护环142B的电阻值。举例而言，电阻测量模块16可包含一电流源(未绘示)，自防护环142B与电阻测量模块16相连的一端注入定电流，并测量该电流注入端的电压值，进而推算防护环142B的电阻值。实务上，电阻测量模块16可利用查表或利用运算，将测量到的电压值转换为电阻值，但不以此为限。于另一实施例中，电阻测量模块16的测量对象可为专为电阻值测量目的而设的一个铟锡氧化物区块，不一定要如防护环142B一般兼有防护等功能。

铟锡氧化物的一种特性是其电阻值会随着环境变化。举例而言，当环境温度上升，铟锡氧化物的电阻值会增加。据此，控制模块18即可选择性地调整触控感应模块12的操作模式。但本发明不限于铟锡氧化物结构，只要具有以上特性的导电层均涵盖在内。须说明的是，电阻测量模块16未必需要精准测量出该电阻值；控制模块18可仅根据该电阻值的相对变化趋势调整触控感应模块12的操作模式。以下以几个实际范例来说明控制模块18可加诸于触控感应模块12的调整方式。

于一实施例中，当电阻测量模块16量到的电阻值符合一大幅变化条件，控制模块18即令触控感应模块12进入校正模式。举例而言，当控制模块18发现防护环142B的电阻值在短时间(例如一毫秒)内大幅减少至低于一参考电阻值的一半，控制模块18可推测可携式电子装置100可能刚被使用者由温暖的环境携至寒冷的环境。在这个情况下，控制模块18便可请求触控感应模块12进入校正模式，重新评估据以判断是否出现被触碰点的电容门槛值，其详细实施范例如下。

请参阅图3呈现的背景电容量变化态样范例。在时间点t1之前，感应电极的背景电容量为a。假设原本触控感应模块12被设定为：当检测到一感应电极的电容量高于背景电容量，且两者间的差异高于预设值Δ时，便判定该感应电极受到使用者碰触。此时，若一感应电极的电容量高于图1中标示的电容门槛值b，触控感应模块12即判定该感应电极受到使用者碰触。在时间点t1之后，感应电极的背景电容量因环境温度的改变开始升高。若未进行校正而采用原本预设的背景电容量a及其相对应的电容门槛值b来评估使用者触碰的位置，即使使用者完全未碰触可携式电子装置100，触控感应模块12亦可能会判定使用者同时按压多个位置，进而驱动后续电路执行错误的任务。根据本发明，在时间点t1之后，若电阻测量模块16的测量结果指出环境温度出现大幅变化，控制模块18随即会请求触控感应模块12重新评估据以判断是否出现被触碰点的电容门槛值。实务上，触控感应模块12可重新测量感应电极的背景电容量，并于感应电极的背景电容量重新趋于稳定(大致保持为电容量c)后，根据新的背景电容量c重新决定一个判断是否出现被触碰点的电容门槛值d。电容门槛值d与背景电容量c的差异亦可等于前述预设值Δ。在时间点t3之后，唯有当检测到一感应电极的电容量高于电容门槛值d，触控感应模块12才会判定该感应电极受到使用者碰触。

于另一实施例中，除了令触控感应模块12进入校正模式，当发现电阻测量模块16量到的电阻值符合一大幅变化条件时，控制模块18进一步令触控感应模块12输出的感应结果暂时被忽略，或是令触控感应模块12停止输出感应结果，直到触控感应模块12完成校正工作。以图3的电容量变化态样为例，当电阻测量模块16的测量结果会指出环境温度出现大幅变化(可能略晚于时间点t1)，控制模块18便可令触控感应模块12输出的感应结果暂时被忽略，或是令触控感应模块12停止输出感应结果。直到触控感应模块12选定新的电容门槛值d，控制模块18才重新令触控感应模块12输出其感应结果，或是停止忽略触控感应模块12的感应结果。

于一实施例中，电阻测量模块16周期性地测量防护环142B的电阻值，供控制模块18参考。于另一实施例中，每当触控感应模块12检测到一异常触控态样(例如当触控感应模块12判定瞬间出现大量被触碰点)时，电阻测量模块16才开始测量防护环142B的电阻值。

实务上，控制模块18可利用多种控制和处理平台实现，包含固定式的和可编程的逻辑电路，例如可编程逻辑门阵列、针对特定应用的集成电路、微控制器、微处理器、数字信号处理器。此外，控制器可被设计为通过执行存储器(未绘示)中所储存的处理器指令，来完成多种任务。

须说明的是，触控感应模块12的感应方式和电阻测量模块16可采用的电阻测量方式均为本发明所属技术领域中的技术人员所知，于此不赘述。

在现实环境中，短时间内的温度大幅变化也往往会导致电子装置周边的湿度变化。比方说，当可携式电子装置100在夏天被使用者由炎热的户外环境携入冷气房，前后两个环境的湿度差异可能会造成可携式电子装置100表面出现水气凝结。相较于无水气的情况，当使用者的手指与感应电极142A间存在水气时，触控感应模块12所检测到的自电容量会较大。由此可知，若湿度过高，触控感应模块12亦可能在使用者未碰触感应电极142A的情况下，误判使用者按压可携式电子装置100触控面上的一个或多个位置。于一实施例中，在根据电阻测量模块16的输出信号决定令控感应模块12进入校正模式之后，控制模块18更进一步检测任二感应电极142A间的互电容量。相较于无水气的情况，任二感应电极142A间的互电容量会较高。控制模块18可根据这些感应电极142A的互电容量是否高于一预设互电容量门槛值来判断是否令触控感应模块12进入一水雾模式。当触控感应模块12进入水雾模式，据以判断是否出现一被触碰点的自电容门槛值可被提高，借此避免水雾造成的误判触控问题。须说明的是，任二感应电极142A间的互电容量的测量装置与方法为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知，于此不赘述。

于一实施例中，触控感应模块12于水雾模式中据以判断是否出现一被触碰点的自电容门槛值被固定为一预设值。于另一实施例中，当触控感应模块12处于水雾模式，控制模块18可根据各个感应电极142A的自电容量持续动态调整该自电容门槛值。举例来说，在触控感应模块12进入水雾模式后，该自电容门槛值可首先被调整为一预设值T1。随后，若控制模块18发现触控感应模块12输出的感应结果反映出有不合理的过多触控点，表示水气于可携式电子装置100表面凝结的情况可能相当严重。据此，控制模块18可进一步令该自电容门槛值被提高为T2(高于T1)。

根据本发明的另一具体实施例为一种应用于一可携式电子装置的控制方法，其流程图是绘示于图4。该可携式电子装置包含一触控感应模块及形成于一基板上的一铟锡氧化物结构。该铟锡氧化物结构包含多个感应电极。该触控感应模块根据该多个感应电极的多个电容量变化判断是否出现一被触碰点。首先，步骤S41为测量该铟锡氧化物结构的一电阻值。接着，步骤S42为根据该电阻值决定该触控感应模块是否应进入一校正模式。

图5进一步呈现上述控制方法的一种详细运作实例。首先，步骤S51为测量该铟锡氧化物结构的一电阻值。步骤S52为根据步骤S51的测量结果判断该电阻值是否符合一预设大幅变化条件。若步骤S52的判断结果为否，则步骤S51被重复执行。若步骤S52的判断结果为是，则该触控感应模块被设定为进入校正模式(步骤S53)。随后，步骤S54为判断该多个感应电极间的一互电容量是否高于一预设门槛值。若步骤S54的判断结果为否，则此流程结束。若步骤S54的判断结果为是，则该触控感应模块被设定为进入水雾模式(步骤S55)。

本发明所属技术领域中的技术人员可理解，先前在介绍可携式电子装置100时描述的各种操作变化亦可应用至图4、图5中的控制方法，其细节不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (24)

1.一种可携式电子装置，包含：

一基板；

一导电层，形成于该基板上，该导电层包含多个感应电极；

一触控感应模块，用以根据该多个感应电极的多个电容量变化判断是否出现一被触碰点；

一电阻测量模块，用以测量该导电层的至少一部分的一电阻值；以及

一控制模块，用以根据该电阻值决定该触控感应模块是否应进入一校正模式，当该触控感应模块进入该校正模式时，该控制模块令该触控感应模块输出的至少一感应结果被忽略或令该触控感应模块停止输出该感应结果,

其中于该校正模式中，该触控感应模块重新测量各该感应电极的背景电容量，以判断该背景电容量是否达到一稳定值，并依据该背景电容量的该稳定值来进行触控校正操作。

2.如权利要求1所述的可携式电子装置，其特征在于，该电阻测量模块周期性地测量该导电层的该电阻值。

3.如权利要求1所述的可携式电子装置，其特征在于，当该电阻值符合一大幅变化条件时，该控制模块令该触控感应模块进入该校正模式。

4.如权利要求1所述的可携式电子装置，其特征在于，于该校正模式中，该控制模块请求该触控感应模块重新评估据以判断是否出现一被触碰点的一电容门槛值。

5.如权利要求1所述的可携式电子装置，其特征在于，该控制模块还根据该多个感应电极的一互电容量判断是否令该触控感应模块进入一水雾模式。

6.如权利要求5所述的可携式电子装置，其特征在于，当该触控感应模块进入该水雾模式时，判断是否出现一被触碰点的一电容门槛值被提高。

7.如权利要求5所述的可携式电子装置，其特征在于，当该触控感应模块进入该水雾模式时，该控制模块根据该多个感应电极的该多个电容量，动态地调整该触控感应模块据以判断是否出现一被触碰点的一电容门槛值。

8.如权利要求1所述的可携式电子装置，其特征在于，该导电层包含环绕该多个感应电极的一防护环(guard ring)，且该电阻测量模块是测量该防护环的一电阻值。

9.如权利要求1所述的可携式电子装置，其特征在于，该导电层为一铟锡氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)结构。

10.一种应用于一可携式电子装置的控制方法，该可携式电子装置包含一触控感应模块与一导电层，该导电层包含多个感应电极，且该触控感应模块根据该多个感应电极的多个电容量变化判断是否出现一被触碰点，该控制方法包含：

(a)测量该导电层的至少一部分的一电阻值；

(b)根据该电阻值决定该触控感应模块是否应进入一校正模式；以及

(c)根据该多个感应电极的一互电容量判断是否令该触控感应模块进入一水雾模式，其中于该水雾模式中，先将该被触碰点的一电容门槛值调整为一第一门槛值，再依据该触控感应模块检测到的触碰点数量将该第一门槛值提高为一第二门槛值。

11.如权利要求10所述的应用于一可携式电子装置的控制方法，其特征在于，步骤(a)被周期性地执行。

12.如权利要求10所述的应用于一可携式电子装置的控制方法，其特征在于，每当该触控感应模块检测到一异常触控态样时，步骤(a)被执行。

13.如权利要求10所述的应用于一可携式电子装置的控制方法，其特征在于，步骤(b)包含：当该电阻值符合一大幅变化条件，令该触控感应模块进入该校正模式。

14.如权利要求10所述的应用于一可携式电子装置的控制方法，进一步包含：

于该校正模式中，重新评估该触控感应模块据以判断是否出现一被触碰点的一电容门槛值。

15.如权利要求10所述的应用于一可携式电子装置的控制方法，进一步包含：

于该校正模式中，令该触控感应模块输出的至少一感应结果被忽略或令该触控感应模块停止输出该感应结果。

16.如权利要求10所述的应用于一可携式电子装置的控制方法，进一步包含：

当该触控感应模块进入该水雾模式时，根据该多个感应电极的该多个电容量，动态地调整该触控感应模块据以判断是否出现一被触碰点的一电容门槛值。

17.一种应用于一可携式电子装置的触控感应芯片，该可携式电子装置另包含一导电层，该导电层包含多个感应电极，该触控感应芯片包含：

一触控感应模块，用以根据该多个感应电极的多个电容量变化判断是否出现一被触碰点；

一电阻测量模块，用以测量该导电层的至少一部分的一电阻值；以及

一控制模块，用以根据该电阻值决定该触控感应模块是否应进入一校正模式，当该触控感应模块进入该校正模式时，该控制模块令该触控感应模块输出的至少一感应结果被忽略或令该触控感应模块停止输出该感应结果,

其中于该校正模式中，该触控感应模块重新测量各该感应电极的背景电容量，以判断该背景电容量是否达到一稳定值，并依据该背景电容量的该稳定值来进行触控校正操作。

18.如权利要求17所述的触控感应芯片，其特征在于，该电阻测量模块周期性地测量该导电层的该电阻值。

19.如权利要求17所述的触控感应芯片，其特征在于，每当该触控感应模块检测到一异常触控态样时，该电阻测量模块开始测量该导电层的该电阻值。

20.如权利要求17所述的触控感应芯片，其特征在于，当该电阻值符合一大幅变化条件时，该控制模块令该触控感应模块进入该校正模式。

21.如权利要求17所述的触控感应芯片，其特征在于，于该校正模式中，该控制模块请求该触控感应模块重新评估据以判断是否出现一被触碰点的一电容门槛值。

22.如权利要求20所述的触控感应芯片，其特征在于，该控制模块还根据该多个感应电极的一互电容量判断是否令该触控感应模块进入一水雾模式。

23.如权利要求22所述的触控感应芯片，其特征在于，当该触控感应模块进入该水雾模式时，判断是否出现一被触碰点的一电容门槛值被提高。

24.如权利要求22所述的触控感应芯片，其特征在于，当该触控感应模块进入该水雾模式时，该控制模块根据该多个感应电极的该多个电容量，动态地调整该触控感应模块据以判断是否出现一被触碰点的一电容门槛值。

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