TW201019194A - Multi-sensing method of capacitive touch panel - Google Patents

Description

201019194 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 特別是指一種電容 本發明係與電容式觸控面板有關， 式觸控面板之多點感測功能。 5【先前技術】 電容式觸控面板乃是利用偵測電容值改蠻 β =有：接觸’一般而言是由電極陣列與電容 時，上、下層電極之行列交錯位置處所形 10可由電容感應電路侧，@此感應電路 錢 =過程即可判斷是否有因人體觸控所產生的 = 由於電容感應電路在判斷觸控位置以及所產生之 =大小時’需藉由觸控位置之電極電流大小以判ς ❹ 等待觸㈣之電極經由電容充電反應至穩定“ $才传以量測該處電容值’故當觸控面板為大面積之结構 要執行多點觸控時’往往因電流傳遞路徑之寄生^阻 t響觸控點之判斷’同時使電容充電反應時間加長而增加 電容感應電路之反應時間，更因而提高電荷傳遞路徑^雜 訊干擾使降低感應電路所偵測電容訊號的訊號雜訊比 (signal-to-noise rati〇，S/Nratio)。以一般形成觸控面板之 透月電極導線所使用之軋化銦錫（IT0)材質而言，其電阻 值遠較一般金屬導線為高，且隨面板尺寸加大而成倍率加 大，使電容感應電路之反應速度明顯不足，若欲加快反應 201019194 5 15 Ο 20 速度則需要額外設置感應電路，然而相對的將增加電路空 間使得製作成本增加；至於若欲使用不同的電極材料以降 低電荷傳遞路徑的電阻值，目前的導電材料卻無法具有如 ΠΌ電極的透光度般能使面板維持良好的透光率。 以美國專利公開號us 2007/0257890Α1中所揣霞餹批 面板之控制器為例，需提供一應用特殊邏中輯所整 == (Appl軸on Speciflc Imegrated ㈤也，asic)以配人 =處理$執仃乡點觸控之侧，為解決因翻電極材質所 頻ΐίϋ:，效應’應用特殊邏輯整合電路十包括有多 率=:::訊==路分別用以避開_ :延遲量，使偵4==:=當 提高偵測準確度； 避！：々反應時間’ 電荷放大H、處輯侧之缝電荷所需之 控制器之電路結構、，及靜態電容補償電路等，整個 使觸控面板需耗費= 目:::及高成本之製作條件，相對 縱使有以美國專 輯控制電路，利用指、A 13 6466034 B1所提供之邏 板上感應觸控之雷/電容與多個數位切換關使觸控面 測條件，可以簡县1 了變化直接轉換為邏輯訊號輸出作為偵 時間；然-旦應用$，路結構省去需等待電容完全充電之 數位切換開關甚至/點觸控需求時，僅能以設置更多的 樣需擴大電路空門^夕的偵測電容達成多點摘測目的，同 间而面臨高成本之耗費。 5 201019194 【發明内容】 因此’本發明之主要目的乃在於 面板之多點感測法，料低雜 也’、種電谷式觸控 有效符合轉妓叙_方式， 5 ❹ 15 魯 多點==:、::=供-種電容式觸控*板之 之快速感測，有效料電路製作成^ 觸控面板 為達成前揭目的，本發明所提供 :多，法’係以-電容峨路對相== :及第二電極感測其各自之電麗變化，當摘二::第： m二電極發生電壓變化時，再於該些電壓發生變化 二電極之交錯位置處量測由該第-電極及 垂直電容，經與未觸控前各該第一電極 實&一=父錯形成之垂直電容相比對，當有相異處即為 :之觸控點；因此錢如㈣般持續侧所有第一電極 ;;第二電極相互交錯位置之垂直電容，可大幅縮短感測時 曰’且由於本發明所提供之多點感測法只需_電容偵測電 即可快速完成整體觸控面板之感測，因而能有效節省電 路成本。 【實施方式】 以下’茲配合若干圖式列舉一較佳實施例，用以對本 發明之级成構件及功效作進一步說明，其中所用各圖式之 簡要說明如下： 6 201019194 第一圖係本發明最佳實施例所提供之結構示意圖； 第二圖係上述第一圖中2-2連線剖視圖； 第三圖係上述最佳實施例所提供之電路結構示意圖； 第四圖係上述最佳實施例所提供之操作流程圖； 5 第五圖係上述最佳實施例所提供之操作示意圖，其中 ❹ 15 ❹ ^圖A表示觸控點位置，第五圖B表示電路執行垂直電 容量測之預測觸控點。 揚供二細閱如第&第二圖所示’為本發明最佳實施例所 1B，、心控面板卜係具有—顯示區1A以及—周邊電路區 =負不區1A為觸控感應區，具有由下往 邊電路區1Baw古t;層及一上電極層30,該周 示區心==容::電路4。以偵測並辨識該顯 之行特定間距且相互平行 與該電容_電路一40電性更^:至該周邊電路區出 具導電特性之材_製成，^絕緣層2G為以一般不 用；該上電極居心 上、下電極層30、10之 之列電極_ 目晰恤相互平行 極100呈相互正交排二 、、該顯不區IA與該些行電 容伯測電路H)電性連接周邊電路區與該電 可自該電容_電路10 婦行、列電極廳、3〇〇 之間、相鄰各該列電/于電位訊號使相鄰各該行電極 ^電極300之間或相互交錯之各該行、 20 201019194 列電極100、300之間產生電容特性。本實施例所提供該下 電極層10、絕緣層20及該上電極層30除了具有上述之材 料特性外，同時兼具良好之透光性，因此除了可傳送感應 觸控訊息至該電容偵測電路40以供辨識外，更可使該觸控 5面板1知以裝置於一般平面顯示器之顯示面板上，由該電 容偵測電路4 0將所偵測之觸控點位置傳送至上述平面顯示 器以供驅動顯示於觸控點之觸控訊息。 該電容偵測電路40可控制開始偵測及儲存任意相鄰行 電極100、相鄰列電極3〇〇或相互交錯之行、列電極1〇〇、 ίο 300之電極電壓及電容值；請配合如第三圖所示，該電容偵 測電路40為與待偵測之該行、列電極1〇〇、3〇〇組合成類 似積分放大器之電路結構，可有效濾除電路環境中之高頻 雜訊，包括有一訊號產生電路41、一放大器42及一輸入電 阻Rin，該訊號產生電路41用以產生偵測電容所需特定頻 15率【之父流訊號vi，如弦波、方波等，偵測頻率f關係到 偵測電容的速度，一般為提供10KHz以上的弦波訊號，代 ，著偵測一次電容值將花費〇.lms，提高弦波訊號頻率將提 高電容偵測速度；該放大器42為二輸入一輸出之負迴授放 大器，該放大器42之二輸入端421分別為一高準位端421a 2〇及低準位端421b，該高準位端421a接地，該低準位端 421b與该訊號產生電路41之間電性連接該輸入電阻Rin， 該低準位端421b與該放大器42之輸出端422分別電性連 接相鄰二該行電極1〇〇、相鄰二該列電極300或相互交錯之 該行、列電極100、300,因此由相鄰二該行電極1〇〇、相 201019194 鄰二該列電極300或相互交錯之該行、列電極100、300所 構成之一等效電阻Rt及一等效電容Ct即為該放大器42之 負迴授電路43;當該訊號產生電路41產生頻率f之交流訊 號Vi時，該放大器42之輸出端422則產生輸出電壓 5 V〇=Vi*[(Rt/Rin)+l/(2 7Γ *f*Rin*Ct)]。 因此本發明所提供該觸控面板1之觸控感測方式係如 第四圖所示具有以下步驟： 1. 開始運作後，該訊號產生電路41輸出交流訊號Vi 以感應未觸控前相鄰之二該行電極1〇〇、相鄰之二該列 ° 電極300以及相互交錯之該行、列電極100、300分別 產生之水平行電容Chr、水平列電容chc以及垂直電容 cv ’並於該輸出端組422輸出電壓訊號v〇。 2. 該電容偵測電路40儲存各電容chr、Che、Cv結 構所對應該行電極100及列電極300之電壓，再計算並 储存未觸控前各水平行電容Chr、水平列電容chc以及 垂直電容Cv之電容值。 ^ 3.該訊號產生電路41持續輸出交流訊號％以依序執 行相鄰二該行電極1〇〇間以及相鄰二該列電極3〇〇間之 〇 水，行、列電容Chr、Che偵測，當人體或觸控工具接 ，該觸控面板1時，相當於引進接地電流或另一電位訊 號^以改變觸控位置之電極電位以至改變該電極之相關 電容，因而使交流訊號Vi通過觸控位置所在或相鄰之 行電極100’及列電極300,時輸出電壓訊號v〇亦同時改 變，經比對步驟2之觸控前各該行電極1〇〇及列電極 9 201019194 300之電屡信 及列電极儲存輸 出電麗有變化之行電極 4立置。 列存輸出電愿有變化之行電極100’及 輸出電壓改#4· ’依照該行電極觸，及列€極300,之 集範_測^小’以該些行、列電極漏，、3〇〇,之交 座標為（3，:之觸控點。舉例而言’假設單-觸控點 行位置為第2 ，則由步驟3所偵測輸出電壓有變化之 2、3、4列、3、4行’輸出電壓有變化之列位置為第 2)、（3,3^故推算座標（2,2)、（2,3)、（2,4)、（3, 點為可能之觸=4)、（4,2)、（4,3)、（4,4)共九 多個觸控點？T;再者’假設有如第五圖A所示之 有電容相㈣ G、d ’難該些觸控點a、b、C、d =^ 列電極_，、’所構成之交集範 15 籲 照父流訊號Vi通過相鄰二該行電極100,之 S電壓值，對應推算二該行電極鮮之等效電阻、 :二再依據各該行電極100’之電阻、電容特性推算 h ^電極10G’上可能之對應觸控範圍，以及依照交 流訊號Vi通過相鄰二該列電極3〇〇，之輸出電壓值，對 應推算二該列電極3〇〇,之等效電阻、電容，再依據各 該列電極3GG，之電阻、電容特性推算出各列電極3〇〇, 上可能之對應觸控範圍，兩者進行交叉連線比對，因而 可產生如第五圖B中包含實際觸控點a、b、c、d之所 有預測觸控點P。 5.該訊號產生電路41輸出交流訊號vi至各該預測觸 20 201019194 控點p所對應相互交錯之行、列電極1〇〇,、3〇〇，，可得 各該預測觸控點P之垂直電容Cv，，再與步驟2所計^ 之垂直電容Cv相比對，若有不同則為實際觸控點㈣、 e、d’因此得以輸出各該觸控點a、b、e、d之觸控座 5 標0 因此本發明所提供的感測法，將使得债測速度加快， 觸控面板假設有Μ列N行也就具有M*N個垂直電容，、 _測時需花費_個單—電容_的時間，但利用兩ρ 式感測電路法則’將使得偵測電容時間僅約為N行相互^ H)水平電容、目互間水平電容及各預_控點p之^ 電容感測，大幅縮短電容感測時間；此設計法則只需最小 -組電容偵測電路即可做整體觸控面板之感測，最多可^ 觸控面板之四邊上共製作四組之偵測電路，因此在觸控面 板越大尺寸時越能感受到速度的差異，且感測電路元件數 15目不會因尺寸加大而大幅增加，可大量節省電路成本。 ® 唯，以上所述者，僅為本發明之較佳可行實施例而已， 故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構 變化，理應包含在本發明之專利範圍内。 201019194 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明最佳實施例所提供之結構示意圖； 第一圖係上述第一圖中2-2連線剖視圖； 第二圖係上述最佳實施例所提供之電路結構示意圖’ 第四圖係上述最佳實施例所提供之操作流程圖； ❹ 10 第五圖係上述最佳實施例所提供之操作示意圖，发 第五圖A表示觸控點位置，第五圖B表示電路 ，、中 容量測之預測觸控點。 行垂直電 【主要元件符號說明】 15 ❹ 1觸控面板 1A顯示區 10下電極層 20絕緣層 300、300’列電極 41訊號產生電路 421輸入端 421b低準位端 43負迴授電路 Vi交流訊號 Ct等效電容 Vo輸出電壓 Che水平列電容 a、b、c、d觸控點 周邊電路區 100、100’行電極 30上電極層 40電容偵測電路 42放大器 421a高準位端 422輸出端 Rin輸入電阻 f頻率

Rt等效電阻 Chr水平行電容 Cv、〇’垂直電容 P預測觸控點 12 20

Claims (1)

1. 201019194 、申請專利範圍： 1 種電容式觸控面板之感測法，該觸控面板旦_有 相互絕緣之一第一電極層及一第二電極I，其中一該第— 電極層或第二電極層可供觸控，該觸控面板感測觸控點之 方法係包括有下述步驟： Ο 15 參 a·於觸控前輸入交流訊號至該第一電極層之多數個 第一電極以及該第二電極層之多數個第二電極，以偵測 相鄰二該第一電極所產生之第一電容、相鄰二該第二電 極所產生之第二電容以及各該第一及第二電極相互交 錯處所產生之垂直電容； b·以上述交流訊號偵測各該第一電容及第二電容之 變化，並記錄當該第一電容及第二電容變化時所對2電 性連接之第一電極位置與第二電極位置；以及， c.以上述交流訊號量測步驟b中所記錄該第一電極 位置與第二電極位置之交集處所產生之垂直電容，並與 步驟a所偵測之垂直電容比對，若有相異則該垂直電^ 所對應之該第一電極與第二電極之交錯位置即為上^ 之觸控點。 ~ 2·依據申請專利範圍第1項所述電容式觸控面板之 感測法，更包括有一電容偵测方法，用以量測該第一 第二電容《直電容之擇-者，該電容<貞測方法係 -放大器，該放大H為-負辦放大H，使待測之各笛、 -電容、第二電容或垂直電容之擇-者作為該負= 器之負迴授電路以分別量測該第一電容、望_ — 步一電容或垂直 電容。 13 20 201019194 感測2項所述電容式觸控面板之 分別兔一古洛大15具有二輸入端及一輸出端，該二輸入端 錄準位=位端及-低準位端’該高準位端用以接地， 5 丰位Μ以接收上述交流訊號。 5感測第3項所述電容式觸控面板之 輸出端八熟 電容時為將該放大器之低準位端及 ❹輸出性連接相鄰二該第—電極。 感測項所述電容式觸控面板之 ι〇輸出端分別畲/r第一電容時為將該放大器之低準位端及 出^別電性連接相鄰二該第二電極。 感測i專利範圍第3項所述電容式觸控面板之 _ ^/ '、'各該垂直電容時為將該放大器之低準位端及 輸^分別電性連接相互交錯之各該第-及第二電= ”感、祕申明專利範圍第2項所述電容式觸控面板之 ❹有一輸入電阻，使該輸入電阻及該放大器 與待測之各該第-電容、第 成—積分放大器。 ^蛮罝電谷之擇-者構 ^依據申β月專利範圍第丄項所述電容式觸控面板之 2〇 白r斷各該第一電容變化之方法，係為將 上“流㈣自相鄰二㈣―電極之任—該第—電極輸 入，然後偵測另-該第-電極之輸出電堡變化。 ❹^ 範圍第8項所述電容式觸控面板之 t電值推算因觸控造成 /、等政電容變化，因此作為判斷鄰 201019194 近於觸控點之第一電極位置。 10 ·依據申請專利範圍第1或第8項所述電容式觸 控面板之感測法，步驟b中判斷各該第二電容變化之万法’ 係為將上述交流訊號自相鄰二該第二電極之任一該第；電 5極輸入’然後偵測另一該第二電極之輸出電壓變化。

   1 1 ·依據申請專利範圍第10項所述電容式觸控面 板之感測法，更依據該第二電極之輸出電壓值推算因觸控 造成該第二電極之等效電阻與等效電容變化，因此作為判 斷鄰近於觸控點之第二電極位置。 10 1 2 · 一種電容式觸控面板之感測法，該觸控面板設 有多數個位於-第—平面且沿一第—方向排列之第，電 極，以及多數個位於一第二平面且沿一第二方向排列之第 一電極，该觸控面板感測觸控之觸控點係包括有下述方法： 於觸控前計算並儲存各該第一及第二電極於相互交錯 u 處所產生之初始垂直電容； 、 監視各該第-電極及第二電極之電壓 發生變化之第-電極及第二電極位置；以及，以錄 記錄該些電壓發生變化之第一電極及第 交錯處所產生之垂直電容，並與上述之初始垂 2〇對，若有相異則該垂直電容所對應之該第一 =合比 極之交錯位置即為上述之觸控點。 /、第二電 1 3 ·依據申請專利範圍第χ 2項所述電办 板之感測法，偵測各該第一電極之電壓變化方、^ 控面 一交流訊號至相鄰二該第一電極之豆中一去係為輪入 μ弟〜電極’ 15 201019194 於另一該第一電極讀取輸出電壓。 i 4 .依據申請專利範圍第！ 3項所述電容式觸控面 板之感測法，更提供-放大器，該放大器為一負迴授放大 器，使相鄰二該第一電極作為該負迴授放大器之負迴授電 5 路。

   1 5 ·依據申請專利範圍第12項所述電容式觸控面 板之感測法’彳貞測各該第二電極之電職化方法係為輪入 -交流訊號至相鄰二該第二電極之其中__該第二電極 於另一該第二電極讀取輸出電麼。 w 10 1 6 .依據申請專利範圍第1 5項所述電容式觸控面 板之感測法，更提供—放大器，該放大器為一負迴授敌大 器’使相鄰二該第二電極作為該負迴授放大器之負迴授雷 路。 电 17·依據申請專利範圍第14或第16項所述電容 15式觸控面板之感測法，該放大器具有二輸人端及一輪出 端，該二輸入端分別為-高準位端及-低準位端，該高準 位端用以接地’該低準位端用以接收上述交流訊號。 16