CN115291744A - 触摸设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触摸设备，其包括触摸屏及触摸控制器。触摸控制器被配置成对从触摸屏接收的触摸感测信号进行处理，以针对在触摸屏上发生的触摸事件产生触摸坐标。触摸屏包括多个第一触摸感测电极及多个第二触摸感测电极。第一触摸感测电极设置在触摸屏的中心区域中，其中第一触摸感测电极的至少一部分是矩形。第二触摸感测电极设置在触摸屏的环绕中心区域的边缘区域中，其中第二触摸感测电极中的每一者与中心角对应且与所述多个第二触摸感测电极对应的多个中心角实质上相等。

Description

触摸设备

技术领域

本发明涉及一种触摸设备，且更具体来说，涉及一种可改善触摸检测操作的边缘角度分辨率及感测均匀性的触摸设备。

背景技术

在例如智能手表等手持显示装置的圆形表面中，触摸屏传统上是通过沿着水平轴线及垂直轴线将其划分成多个传感器电极而设计。通过此种方式，设置在边缘区域中的每一传感器电极的形状及大小可受到触摸屏的形状的限制。例如，位于触摸屏的边缘区域中的传感器电极的均匀性降低。由于智能手表需要支持在触摸屏的边缘区域上进行滑动的触摸动作，因此位于边缘区域中的传感器电极的低均匀性将会降低触摸设备所计算的触摸感测数据的可靠性，也会限制在触摸动作的单位滑动弧下可识别的触摸点的数目。

发明内容

本发明提供一种用于增加触摸检测操作的边缘角度分辨率及感测均匀性的触摸设备。

根据本发明的实施例，触摸设备包括触摸屏及触摸控制器。所述触摸控制器被配置成对从所述触摸屏接收的触摸感测信号进行处理，以针对在所述触摸屏上发生的触摸事件产生触摸坐标。所述触摸屏包括多个第一触摸感测电极及多个第二触摸感测电极。所述第一触摸感测电极设置在所述触摸屏的中心区域中，其中所述第一触摸感测电极的至少一部分是矩形的。所述第二触摸感测电极设置在所述触摸屏的环绕所述中心区域的边缘区域中，其中所述第二触摸感测电极中的每一者与中心角对应且与所述多个第二触摸感测电极对应的多个中心角实质上相等。

综上所述，通过将设置在触摸屏的边缘区域中的第二触摸感测电极设定成具有中心角，触摸设备可改善位于边缘区域中的触摸感测电极的均匀性。例如，可精确地对触摸感测坐标进行计算，以改善用户进行触摸控制动作的体验。

为了使本发明的上述特征及优点更容易理解，下面将结合附图详细阐述实施例。

附图说明

包括附图以提供对本发明的进一步理解，且将附图并入且构成本说明书的一部分。附图示出本发明的实施例，且与说明一起用于阐释本发明的原理。

图1为本发明实施例的触摸设备的示意图；

图2为本发明另一实施例的触摸屏的示意图；

图3为本发明另一实施例的触摸屏的示意图；

图4为本发明另一实施例的触摸屏的一部分的示意图；

图5为本发明另一实施例的触摸屏的示意图；

图6A到图6C为本发明实施例的由触摸屏与显示屏集成的触摸显示屏的横截面的示意性图表；

图7A到图7C为本发明其他实施例的由触摸屏与显示屏集成的触摸显示屏的横截面的示意性图表。

符号的说明

100：触摸设备

110、200、400、300、500：触摸屏

120：触摸控制器

510：空区域

BD：边界

CA1、CA2、CA3、CA4、CA5、CA6：中心角

CB：环形边界

CFG：滤色玻璃

CG：盖玻璃

FP：经触摸区域

GP：间隙

IAS：内弧边

IS1：内边

LCD：液晶层

LS1、LS2：横向边

OAS：外弧边

OCA：光学透明粘合剂层

OLED：有机发光二极管层

OS1：外边

POL：偏振器

RB：矩形边界

S1、S2、S3、S4、S5：直边

SA：角度偏移

SENL：感测层

TFTG：薄膜晶体管玻璃

TSE1、TSE10、TSE11、TSE12、TSE13、TSE14、TSE15：第一触摸感测电极

TSE2、TSE21、TSE22、TSE23、TSE24、TSE25、TSE26～TSE2N-1、TSE2N：第二触摸感测电极

具体实施方式

在本申请的说明书(包括权利要求书)通篇中，用语“耦合(或连接)”被广泛使用，且囊括直接及间接的连接或耦合方式。例如，如果本发明阐述第一设备被耦合(或连接)到第二设备，则应解释为第一设备可直接连接到第二设备，或者第一设备可通过其他装置或通过特定耦合方式间接连接到第二设备。另外，在本申请的说明书(包括权利要求书)通篇中提到的例如“第一”及“第二”等用语仅用于命名元件的名称或区分不同的实施例或范围，且不旨在限制元件数目的上限或下限，也不旨在限制元件的顺序。此外，在附图及实施例中，具有相同参考编号的元件/组件/步骤代表相同或相似的部分。不同实施例中具有相同参考编号的元件/组件/符号可参照相关说明。

请参照图1，图1示出根据本发明实施例的触摸设备的示意图。触摸设备100包括触摸屏110及触摸控制器120。触摸控制器120被配置成对从触摸屏110接收的触摸感测信号进行处理且针对触摸屏110上发生的触摸事件产生触摸坐标。触摸屏110包括多个第一触摸感测电极TSE1及多个第二触摸感测电极TSE2。第一触摸感测电极TSE1设置在触摸屏110的中心区域中，且第二触摸感测电极TSE2设置在触摸屏110的边缘区域中。在此实施例中，触摸屏110的中心区域及边缘区域可由环形边界CB划分，并且中心区域形成在环形边界CB的内部且边缘区域形成在环形边界CB的外部。也就是说，中心区域被边缘区域环绕。在一些实施例中，环形边界CB的中心可为触摸110的中心。触摸110的形状及环形边界CB的形状可为圆形或椭圆形。

在此实施例中，边缘区域可为环形带。边缘区域可被均匀地划分成多个经划分区，且第二触摸感测电极TSE2可分别设置在经划分区上。此处，第二触摸感测电极TSE2的面积可相同。

另一方面，第一触摸感测电极TSE1的至少一部分是矩形的，且第一触摸感测电极TSE1的另一部分可为任何形状。第二触摸感测电极TSE2分别与多个中心角(例如中心角CA1及CA2)对应，且所述中心角实质上相等。也就是说，中心角CA1实质上等于中心角CA2。当然，中心角CA1与CA2之间可能存在制造误差。

第二触摸感测电极TSE2中的每一者具有与中心角CA1对应的外弧边OAS，且外弧边OAS设置在触摸屏110的外边上。第二触摸感测电极TSE2中的每一者还具有与中心角CA1对应的内弧边IAS，且内弧边IAS被设置成邻近环形边界CB。

中心区域的大小及边缘区域的大小可由触摸设备100的设计者根据应用的实际需要进行调整，且此处无特别限制。另外，第二触摸感测电极TSE2的数目可由触摸设备100的设计者根据触摸分辨率进行调整，且此处也无特别限制。

响应于触摸事件，手指可触摸触摸屏且手指可覆盖第一触摸感测电极TSE1及第二触摸感测电极TSE2中的至少一者。被触摸的第一触摸感测电极TSE1及/或被触摸的第二触摸感测电极TSE2可向触摸控制器120响应触摸感测信号。触摸控制器120可基于笛卡尔坐标系(Cartesian coordinate system)或极坐标系(polar coordinate system)对触摸坐标进行计算，以根据触摸感测信号确定最有效的触摸感测数据。

详细地，触摸控制器120可根据被触摸的触摸感测电极中的每一者的感测量确定出使用笛卡尔坐标系或者极坐标系。如果从第一触摸感测电极TSE1贡献的感测量大于从第二触摸感测电极TSE2贡献的感测量，则可使用笛卡尔坐标系，且如果从第二触摸感测电极TSE2贡献的感测量大于从第一触摸感测电极TSE1贡献的感测量，则可使用极坐标系。

此外，如果触摸控制器120基于笛卡尔坐标系对触摸坐标进行计算，则触摸坐标可由如以下所示的公式(1)表示，其中两个触摸感测电极被触摸：

其中X1、Y1、X2及Y2是被触摸的触摸感测电极的重心的坐标，dC1及dC2是被触摸的触摸感测电极的感测量，且(Px,Py)是触摸坐标。

如果触摸控制器120基于极坐标系对触摸坐标进行计算，则触摸坐标可由如以下所示的公式(2)表示，其中两个触摸感测电极被触摸：

其中θ1及θ2为被触摸的触摸感测电极的重力角，dC1及dC2为被触摸的触摸感测电极的感测量，且r1及r2为被触摸的触摸感测电极的坐标半径，且(Pθ,Pr)是触摸坐标。此处，触摸坐标(Pθ,Pr)可被转换为笛卡尔坐标系中的触摸坐标。

笛卡尔坐标系与极坐标系之间的转变方案为所属领域中的技术人员所公知，且此处无更多说明。

此处应注意，触摸控制器120可为具有运算功能的处理器。作为另一种选择，触摸控制器120可为以下硬件电路：所述硬件电路使用硬件描述语言(hardware descriptionlanguage，HDL)或本领域相关技术人员所公知的任何数字电路设计方法进行设计，且通过现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)、复杂可编程逻辑装置(complex programmable logic device，CPLD)或专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)来实施。

请参照图2，图2示出根据本发明另一实施例的触摸屏的示意图。触摸屏200包括多个第一触摸感测电极TSE1及多个第二触摸感测电极TSE2。在图2中，仅标记出第二触摸感测电极TSE21到TSE26的一部分。与图1中的触摸屏110不同，触摸屏200被矩形边界RB划分成中心区域及边缘区域。中心区域形成在矩形边界RB内，且边缘区域形成在矩形边界RB外。边缘区域可根据中心角(例如中心角CA1到CA6)被均匀地划分成多个经划分区，且第二触摸感测电极TSE21到TSE26可分别设置到经均匀划分区中。在此实施例中，中心角CA1到CA6实质上相等。

另一方面，中心区域可为矩形且以阵列形式被划分成多个经划分区。第一触摸感测电极TSE1分别设置在经划分区中。

在此实施例中，以第二触摸感测电极TSE22作为实例，第二触摸感测电极TSE22具有内弧边IAS以及外弧边OAS。第二触摸感测电极TSE22的内弧边IAS沿着邻近的第一触摸感测电极TSE1的边界BD定位。第二触摸感测电极TSE22的外弧边OAS与中心角CA2对应。

此处应注意，在两个邻近的第一触摸感测电极、两个邻近的第二触摸感测电极以及邻近的第一触摸感测电极与第二触摸感测电极之间存在间隙(例如间隙GP)。两个触摸感测电极此处不直接连接。

请参照图3，图3示出根据本发明另一实施例的触摸屏的示意图。触摸屏300包括多个第一触摸感测电极TSE1及多个第二触摸感测电极TSE21到TSE23。第一触摸感测电极TSE1设置在触摸屏300的中心区域中且被设置在边缘区域中的第二触摸感测电极环绕。与触摸屏110及200不同，以第二触摸感测电极TSE21作为实例，第二触摸感测电极TSE21以倾斜的角度设置。

在第二触摸感测电极TSE21的细节中，第二触摸感测电极TSE21具有内弧边IAS及外弧边OAS。第二触摸感测电极TSE21的内弧边IAS与中心角CA2对应。第二触摸感测电极TSE21的外弧边OAS与中心角CA1对应。此处，在中心角CA2与中心角CA1之间存在角度偏移SA，且角度偏移SA是中心角CA2与中心角CA1之间存在的预定角度。也就是说，中心角CA1等同于旋转预定角度的中心角CA2。

另一方面，第二触摸感测电极TSE21也具有两个横向边LS1及LS2。横向边LS1与横向边LS2相对设置，且横向边LS1及LS2中的每一者设置在内弧边IAS与外弧边OAS之间。在此实施例中，沿着所述两个横向边LS1及LS2的延长线可形成内角。

在此实施例中，通过以倾斜的角度设置第二触摸感测电极，可增加经触摸区域FP的触摸感测电极的数目。在这种情况下，第二触摸感测电极TSE22及TSE23由经触摸区域FP触发。例如，第二触摸感测电极TSE22及TSE23可分别响应两个触摸感测信号，且所述两个触摸感测信号分别代表经触摸区域FP的两个部分的触摸区域。也就是说，可通过所述两个触摸感测信号产生有效的触摸感测数据。

请参照图4，图4示出根据本发明另一实施例的触摸屏的一部分的示意图。触摸屏400包括多个第一触摸感测电极TSE10到TSE15及多个第二触摸感测电极TSE21到TSE23。第一触摸感测电极TSE10到TSE15设置在触摸屏400的中心区域中，且第二触摸感测电极TSE21到TSE23设置在触摸屏400的边缘区域中。中心区域及边缘区域可根据环形边界CB来划分。

在此实施例中，第一触摸感测电极TSE10到TSE15中的每一者可具有任何形状。举例来说，第一触摸感测电极TSE10及TSE11是矩形，且第一触摸感测电极TSE12到TSE15全部是梯形。

以第二触摸感测电极TSE21作为实例。第二触摸感测电极TSE21具有外边OS1及内边IS1。内边IS1与第一触摸感测电极TSE14及TSE15邻近，且外边OS1与内边IS1相对设置。在此实施例中，外边OS1可为直线而不是弧，且内边IS1可为弧或直线。以第二触摸感测电极TSE22及TSE23作为实例。第二触摸感测电极TSE22的外边可由两条直边S1及S2形成，以形成多边形。第二触摸感测电极TSE23的外边可由三条直边S3、S4及S5形成，以形成另一多边形。也就是说，本发明的每一第二触摸感测电极的外边的形状可为弧或多边形，且此处无特别限制。

请参照图5，图5示出根据本发明另一实施例的触摸屏的示意图。触摸屏500包括多个第一触摸感测电极TSE1及多个第二触摸感测电极TSE21到TSE2N。在此实施例中，触摸屏500可被环形边界CB划分成中心区域及边缘区域。第一触摸感测电极TSE1设置在环形边界CB内的中心区域中，且第二触摸感测电极TSE21到TSE2N设置在环形边界CB外的边缘区域中。

此处应注意，在此实施例中，可在触摸屏500的边缘区域上设定空区域510。在空区域510中未设置触摸感测电极。在一个触摸屏500中，可由触摸屏500的设计者设定一个或多个空区域510。空区域510的位置可由设计者根据产品的需要来确定，且此处无更多特别限制。

请参照图6A到图6C，图6A到图6C示出根据本发明实施例的由触摸屏与显示屏集成的触摸显示屏的横截面的示意性图表。触摸屏可与液晶显示屏集成，以形成触摸显示屏。触摸屏可被形成为单元内(in-cell)触摸感测结构。在图6A中，触摸显示屏可包括盖玻璃(cover glass)CG、感测层SENL、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL及液晶层LCD。感测层SENL可由显示屏110、200、300、400及500中的任一者来实施。在此实施例中，盖玻璃CG、感测层SENL、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL及液晶层LCD彼此交叠，感测层SENL可设置在盖玻璃CG与光学透明粘合剂层OCA之间。

在图6B中，触摸显示屏可具有盖玻璃CG、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL、感测层SENL及液晶层LCD。盖玻璃CG、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL、感测层SENL及液晶层LCD彼此交叠。与图6A不同，感测层SENL设置在偏振器POL与液晶层LCD之间。

在图6C中，触摸显示屏可具有盖玻璃CG、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL、滤色玻璃(color filter glass)CFG、感测层SENL及薄膜晶体管玻璃TFTG。盖玻璃CG、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL、滤色玻璃CFG、感测层SENL及薄膜晶体管玻璃TFTG彼此交叠。感测层SENL设置在滤色玻璃CFG与薄膜晶体管玻璃TFTG之间。

请参照图7A到图7C，图7A到图7C示出根据本发明其他实施例的由触摸屏与显示屏集成的触摸显示屏的横截面的示意性图表。触摸屏可与有机发光二极管显示屏集成，以形成触摸显示屏。触摸屏可被形成为单元内触摸感测结构。在图7A中，触摸显示屏包括盖玻璃CG、感测层SENL、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL及有机发光二极管层OLED。盖玻璃CG、感测层SENL、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL及有机发光二极管层OLED彼此交叠。在此实施例中，感测层SENL设置在盖玻璃CG与光学透明粘合剂层OCA之间。

在图7B中，触摸显示屏包括彼此交叠设置的盖玻璃CG、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL、感测层SENL及有机发光二极管层OLED。与图7A不同，感测层SENL可设置在偏振器POL与有机发光二极管层OLED之间。

在图7C中，触摸显示屏包括彼此交叠设置的盖玻璃CG、光学透明粘合剂层OCA、偏振器POL、有机发光二极管层OLED及感测层SENL。与图7A及图7B不同，感测层SENL可设置在有机发光二极管层OLED下方。

总之，本发明提供一种包括触摸屏及触摸控制器的触摸设备。触摸屏包括设置在触摸屏的中心区域中的多个第一触摸感测电极以及设置在触摸屏的边缘区域中的多个第二触摸感测电极。通过将第二触摸感测电极设定成具有相同的中心角，可增加第二触摸感测电极的均匀性，且可相应地增加触摸设备的触摸感测精确度。

对所属领域中的技术人员而言将显而易见的是，在不背离本发明的范围或精神的条件下，可对本发明实施例的结构进行各种修改及变化。鉴于前述内容，本发明旨在涵盖本发明的修改及变化，只要它们落入所附权利要求书及其等同物的范围内。

Claims (10)

1.一种触摸设备，包括：

触摸屏及触摸控制器，所述触摸控制器被配置成对从所述触摸屏接收的触摸感测信号进行处理，以针对在所述触摸屏上发生的触摸事件产生触摸坐标，其中所述触摸屏包括：

多个第一触摸感测电极，设置在所述触摸屏的中心区域中，其中所述多个第一触摸感测电极的至少一部分是矩形的；以及

多个第二触摸感测电极，设置在所述触摸屏的环绕所述中心区域的边缘区域中，其中所述多个第二触摸感测电极中的每一者与多个中心角中的每一者对应，且与所述多个第二触摸感测电极对应的所述多个中心角实质上相等。

2.根据权利要求1所述的触摸设备，其中所述多个第二触摸感测电极中的所述每一者包括与所述多个中心角的每一者对应的外弧边。

3.根据权利要求2所述的触摸设备，其中所述多个第二触摸感测电极中的所述每一者还包括与所述中心角对应的内弧边。

4.根据权利要求2所述的触摸设备，其中所述多个第二触摸感测电极中的所述每一者还包括沿着所述多个第一触摸感测电极中的一者或多者的边界定位的内边。

5.根据权利要求2所述的触摸设备，其中所述多个第二触摸感测电极中的所述每一者还包括与和所述中心角一样大的第二中心角对应的内弧边，且在所述第二中心角与所述中心角之间存在作为预定角度的角度偏移，使得所述中心角等同于旋转所述预定角度的所述第二中心角。

6.根据权利要求1所述的触摸设备，其中所述多个第二触摸感测电极中的所述每一者包括不是弧的外边以及连接到所述外边的两端的两个横向边，且沿着所述两个横向边的延长线形成夹角。

7.根据权利要求6所述的触摸设备，其中所述多个第二触摸感测电极中的所述每一者还包括与所述中心角对应的内弧边。

8.根据权利要求6所述的触摸设备，其中所述多个第二触摸感测电极中的所述每一者还包括沿着所述多个第一触摸感测电极中的一者或多者的边界定位的内边。

9.根据权利要求1所述的触摸设备，其中响应于所述触摸控制器确定出基于来自所述多个第一触摸感测电极中的一者的触摸感测信号产生最有效的触摸感测数据，所述触摸控制器基于垂直坐标系对触摸坐标进行计算。

10.根据权利要求1所述的触摸设备，其中响应于所述触摸控制器确定出基于来自所述多个第二触摸感测电极中的一者的触摸感测信号产生最有效的触摸感测数据，所述触摸控制器基于极坐标系对触摸坐标进行计算。

Images