TW201319904A - 觸摸檢測元件、觸控裝置及可攜式電子設備 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種觸摸檢測元件,包括:基板;和多個感應單元,多個感應單元,所述多個感應單元設在所述基板之上且彼此不相交,每個所述感應單元包括感應本體以及第一電極和第二電極,所述感應本體為矩形,所述感應本體具有多個鏤空部,所述多個鏤空部以預定規則排列以在所述感應本體上限定出用於增大所述第一和第二電極之間的電阻的電流通路部,所述電流通路部以曲線方式延伸在所述感應本體的第一端和第二端之間以便在所述電流通路部在其延伸方向上的長度大於所述感應本體的長度。根據本發明實施例的觸摸檢測元件,可得到檢測精度所需的電阻的大小,進而提高了感應的線性度。本發明還公開了一種觸控裝置和可攜式電子設備。
Description
本發明涉及電子設備設計及製造技術領域,尤其涉及一種觸摸檢測元件、具有所述觸摸檢測元件的觸控裝置以及可攜式電子設備。
目前觸摸檢測元件(觸摸螢幕)在手機,PDA(個人數位助理),GPS(全球定位系統),PMP(MP3,MP4等),甚至平板電腦等電子設備中得到了應用。觸摸螢幕具有觸控操作簡單、便捷、人性化的優點,因此觸摸螢幕有望成為人機互動的最佳介面而在可攜式設備中得到了廣泛應用。
電容觸摸檢測元件通常被分為自電容式和互電容式兩類。現有的單層自電容觸摸螢幕是在玻璃表面有用ITO(Indium Tin Oxides,納米銦錫金屬氧化物)製成的條形的掃描電極。ITO是一種有固定電阻率的導電物質,其在基材上的一致性比較高,從電阻屏的線性度就可以證明這一點。這些電極和地以及電路等周圍環境構成一個電容的兩極。當用手或觸摸筆觸摸的時候就會並聯一個電容到電路中去,從而使該條掃描線上的總體電容量有所改變。在掃描的時候,控制IC通過特定的掃描方式掃描各個感應元件,並根據掃描前後的電容變化來確定觸摸點的位置,從而達到人機對話交流。一般情況下電容觸摸螢幕是和TFT(Thin Film Transistor,薄膜場效應電晶體) LCD一起配對工作,而且是放置在LCD的上面。
第1圖示出了一種傳統自電容式觸摸檢測元件。該自電容式觸摸檢測元件主要有雙層的菱形結構感應單元100’和200’,其檢測原理是對X軸和Y軸分別掃描,如果檢測到某個交叉點的電容變化超出了預設範圍,則將該行和列的交叉點作為觸摸座標。雖然該自電容式觸摸檢測元件的線性度較好,但是經常有鬼點出現,難以實現多點觸摸。此外,由於採用雙層屏,也會導致結構及成本大幅增加,並且菱形結構在電容變化量很小的情況下會出現座標飄移,受外界干擾影響大。
第2a圖示出了另一種傳統自電容式觸摸檢測元件。該自電容式觸摸檢測元件採用三角形圖形屏結構。該自電容式觸摸檢測元件包括基板300’、設置在基板300’之上的多個三角形感應單元400’、和每個三角形感應單元400’相連的多個電極500’。第2b圖示出了三角形自電容式觸摸檢測元件的檢測原理。如第2b圖所示,橢圓表示手指,S1、S2表示手指與兩個三角形感應單元的接觸面積。假設座標原點在左下角,則橫坐標X=S2/(S1+S2)*P,其中,P為解析度。當手指向右移動時,由於S2不是線性增大,所以X座標存在一個偏差。從上述原理可以看出,傳統的三角形感應單元是單端檢測,即只從一個方向檢測,然後通過演算法算出兩個方向的座標。雖然該自電容式觸摸檢測元件結構簡單,但並沒有針對螢幕的電容感應進行優化,電容變化量小,從而導致信噪比不夠。此外,由於該感應單元為三角形,當手指橫向移動時面積不是線性增大,因此線性度較差,導致了座標計算發生偏移,線性度不夠好。
此外,傳統電容感應單元輸出的電容變化量很小,達到飛法級,其電纜雜散電容的存在,對測量電路提出了更高的要求。而且,雜散電容會隨溫度、位置、內外電場分佈等諸多因素影響而變化,干擾甚至淹沒被測電容信號。此外,對於單層電容來說,由於Vcom電平信號的影響會對感應電容形成嚴重的干擾,其中,Vcom電平信號是為了防止LCD螢幕液晶老化而不停翻轉的電平信號。
電容觸摸檢測元件通常被分為自電容式和互電容式兩類。現有的單層自電容觸摸螢幕是在玻璃表面有用ITO(Indium Tin Oxides,納米銦錫金屬氧化物)製成的條形的掃描電極。ITO是一種有固定電阻率的導電物質,其在基材上的一致性比較高,從電阻屏的線性度就可以證明這一點。這些電極和地以及電路等周圍環境構成一個電容的兩極。當用手或觸摸筆觸摸的時候就會並聯一個電容到電路中去,從而使該條掃描線上的總體電容量有所改變。在掃描的時候,控制IC通過特定的掃描方式掃描各個感應元件,並根據掃描前後的電容變化來確定觸摸點的位置,從而達到人機對話交流。一般情況下電容觸摸螢幕是和TFT(Thin Film Transistor,薄膜場效應電晶體) LCD一起配對工作,而且是放置在LCD的上面。
第1圖示出了一種傳統自電容式觸摸檢測元件。該自電容式觸摸檢測元件主要有雙層的菱形結構感應單元100’和200’,其檢測原理是對X軸和Y軸分別掃描,如果檢測到某個交叉點的電容變化超出了預設範圍,則將該行和列的交叉點作為觸摸座標。雖然該自電容式觸摸檢測元件的線性度較好,但是經常有鬼點出現,難以實現多點觸摸。此外,由於採用雙層屏,也會導致結構及成本大幅增加,並且菱形結構在電容變化量很小的情況下會出現座標飄移,受外界干擾影響大。
第2a圖示出了另一種傳統自電容式觸摸檢測元件。該自電容式觸摸檢測元件採用三角形圖形屏結構。該自電容式觸摸檢測元件包括基板300’、設置在基板300’之上的多個三角形感應單元400’、和每個三角形感應單元400’相連的多個電極500’。第2b圖示出了三角形自電容式觸摸檢測元件的檢測原理。如第2b圖所示,橢圓表示手指,S1、S2表示手指與兩個三角形感應單元的接觸面積。假設座標原點在左下角,則橫坐標X=S2/(S1+S2)*P,其中,P為解析度。當手指向右移動時,由於S2不是線性增大,所以X座標存在一個偏差。從上述原理可以看出,傳統的三角形感應單元是單端檢測,即只從一個方向檢測,然後通過演算法算出兩個方向的座標。雖然該自電容式觸摸檢測元件結構簡單,但並沒有針對螢幕的電容感應進行優化,電容變化量小,從而導致信噪比不夠。此外,由於該感應單元為三角形,當手指橫向移動時面積不是線性增大,因此線性度較差,導致了座標計算發生偏移,線性度不夠好。
此外,傳統電容感應單元輸出的電容變化量很小,達到飛法級,其電纜雜散電容的存在,對測量電路提出了更高的要求。而且,雜散電容會隨溫度、位置、內外電場分佈等諸多因素影響而變化,干擾甚至淹沒被測電容信號。此外,對於單層電容來說,由於Vcom電平信號的影響會對感應電容形成嚴重的干擾,其中,Vcom電平信號是為了防止LCD螢幕液晶老化而不停翻轉的電平信號。
本申請基於發明人對以下事實的認識:傳統的單層自電容觸摸螢幕的感應元件為雙邊引線的條形。在螢幕的尺寸確定後,該條形的尺寸就基本確定了。條形感應元件的寬度大約為5mm,該寬度變寬會影響線性度,而該寬度窄將會增加通道感應元件。條形的長基本就是觸摸螢幕的長度。當條形的長寬確定之後,這個條形的兩端之間的電阻就確定了。電阻R=P*L/h,其中,L是感應元件的長度,h為感應元件的高度,P為ITO的方阻(即,把鍍在基材上面的ITO層做成一個正方形,然後從左邊到右邊的電阻,是ITO基材的一個基本參數)。方阻P的大小和ITO層的厚度有關。而本領域內對ITO方阻只有幾個有限的標準值。由此,當用固定的ITO方阻的基材做成單層自電容觸摸屏後,每條的電阻R可以計算得到。然而,由於檢測手指觸摸的原理是計算電阻的比值,如果電阻R太大或太小都會影響檢測精度,其中參數P是基材決定的,L和h是觸摸螢幕大小決定的,設計時不能隨意更改,所以如果感應元件做成簡單的條形,電阻往往不是最合適測量的值。
本發明的旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一,尤其是旨在至少解決或避免出現傳統自電容式觸摸檢測元件中的上述缺點之一。
本發明實施例的第一方面提出了一種觸摸檢測元件,包括:基板;和多個感應單元,所述多個感應單元設在所述基板之上且彼此不相交,每個所述感應單元包括感應本體以及分別與所述感應本體相連的第一電極和第二電極,所述感應本體具有多個鏤空部,所述多個鏤空部以預定規則排列以在所述感應本體上限定出用於增大所述第一和第二電極之間的電阻的電流通路部。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件,通過在感應本體上設置鏤空部,可使得整個感應本體的電流通路部的路徑更細或者更長,就相當於R=P*L/h公式中增加了L或減少了h,使得第一電極和第二電極之間的電阻R變大,從而得到檢測精度所需的電阻的大小,進而提高了感應的線性度。
本發明實施例的第二方面還提出了一種觸控裝置,包括:觸摸檢測元件,所述觸摸檢測元件為根據本發明第一方面實施例所述的觸摸檢測元件;和控制晶片,所述控制晶片與所述第一電極和第二電極相連,所述控制晶片配置為用於向所述第一電極和/或第二電極施加電平信號以產生在所述第一和第二電極之間通過所述電流通路部流動的電流,用於通過所述電流向所述感應本體在被觸摸時產生的自電容充電,用於在檢測到至少一個所述感應單元的感應本體被觸摸時,計算所述至少一個感應單元的所述第一電極和所述自電容之間的第一電阻與所述至少一個感應單元的所述第二電極和所述自電容之間的第二電阻之間的比例關係,且用於根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定所述至少一個所述感應單元的感應本體被觸摸的觸摸位置。
根據本發明實施例的觸控裝置,通過計算第一電阻R1和第二電阻R2之間比例實現觸摸位置的確定,提高了測量精度,改善了線性度。
本發明實施例的第三方面還提出了一種可攜式電子設備,包括如上所述的觸控檢測元件。
本發明實施例的第四方面還提出了一種可攜式電子設備,包括如上所述的觸控裝置。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本發明的實踐瞭解到。
本發明的旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一,尤其是旨在至少解決或避免出現傳統自電容式觸摸檢測元件中的上述缺點之一。
本發明實施例的第一方面提出了一種觸摸檢測元件,包括:基板;和多個感應單元,所述多個感應單元設在所述基板之上且彼此不相交,每個所述感應單元包括感應本體以及分別與所述感應本體相連的第一電極和第二電極,所述感應本體具有多個鏤空部,所述多個鏤空部以預定規則排列以在所述感應本體上限定出用於增大所述第一和第二電極之間的電阻的電流通路部。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件,通過在感應本體上設置鏤空部,可使得整個感應本體的電流通路部的路徑更細或者更長,就相當於R=P*L/h公式中增加了L或減少了h,使得第一電極和第二電極之間的電阻R變大,從而得到檢測精度所需的電阻的大小,進而提高了感應的線性度。
本發明實施例的第二方面還提出了一種觸控裝置,包括:觸摸檢測元件,所述觸摸檢測元件為根據本發明第一方面實施例所述的觸摸檢測元件;和控制晶片,所述控制晶片與所述第一電極和第二電極相連,所述控制晶片配置為用於向所述第一電極和/或第二電極施加電平信號以產生在所述第一和第二電極之間通過所述電流通路部流動的電流,用於通過所述電流向所述感應本體在被觸摸時產生的自電容充電,用於在檢測到至少一個所述感應單元的感應本體被觸摸時,計算所述至少一個感應單元的所述第一電極和所述自電容之間的第一電阻與所述至少一個感應單元的所述第二電極和所述自電容之間的第二電阻之間的比例關係,且用於根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定所述至少一個所述感應單元的感應本體被觸摸的觸摸位置。
根據本發明實施例的觸控裝置,通過計算第一電阻R1和第二電阻R2之間比例實現觸摸位置的確定,提高了測量精度,改善了線性度。
本發明實施例的第三方面還提出了一種可攜式電子設備,包括如上所述的觸控檢測元件。
本發明實施例的第四方面還提出了一種可攜式電子設備,包括如上所述的觸控裝置。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本發明的實踐瞭解到。
下面詳細描述本發明的實施例,所述實施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的,僅用於解釋本發明,而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中,需要理解的是,術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係,僅是為了便於描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。此外,術語“第一”、“第二”僅用於描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此,限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中,除非另有說明,“多個”的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中,需要說明的是,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言,可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中,除非另有明確的規定和限定,第一特徵在第二特徵之“上”或之“下”可以包括第一和第二特徵直接接觸,也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且,第一特徵在第二特徵“之上”、“上方”和“上面”包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方,或僅僅表示第一特徵水準高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵“之下”、“下方”和“下面”包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方,或僅僅表示第一特徵水準高度小於第二特徵。
下面首先描述根據本發明第二方面的實施例的觸控裝置的檢測原理。根據本發明實施例的觸控裝置包括觸摸檢測元件100以及控制晶片200,如第5圖所示,觸摸檢測元件100包括基板1和設在基板1上的感應單元2,其中感應單元2包括感應本體20和與感應本體20相連的第一電極21和第二電極22。如第5圖所示,為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖。在本發明的實施例中,如有多個感應單元2,則不相交的感應單元2之間可以相互平行,或者不相交的感應單元2之間也可以部分地平行。在本發明的實施例中,基板1可為單層基板。但是在此需要說明的是,對於多個感應單元2來說,並不限制其為第5圖的結構,該感應單元2還可採用其他的結構,例如感應單元2的一部分或全部具有一定的弧度等,這些均可應用在本發明中。
控制晶片200分別與第一電極21和第二電極22相連,控制晶片200配置為用於向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號以產生在第一電極21和第二電極22之間通過電流通路部25流動的電流,用於通過電流向感應本體20在被觸摸時產生的自電容充電,用於在檢測到至少一個感應單元2的感應本體20被觸摸時,計算至少一個感應單元2的第一電極21和自電容之間的第一電阻與至少一個感應單元2的第二電極22和自電容之間的第二電阻之間的比例關係,且用於根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定至少一個感應單元2的感應本體20被觸摸的觸摸位置。
具體地,第一電阻和第二電阻之間的比例關係根據在對自電容充電/放電時,從第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到,如上所述對第一電極和第二電極的充電、放電或檢測可同時進行,也可分開進行。當觸摸檢測元件控制晶片200根據第一檢測值和第二檢測值確定對應的感應單元被觸摸時,則觸摸檢測元件控制晶片200根據第一檢測值和第二檢測值計算第一電阻和第二電阻的比例關係,從而進一步判斷在第一方向上的觸摸位置,並根據對應的感應單元2的位置確定在第二方向上的觸摸位置。最後觸摸檢測元件控制晶片200根據第一方向上的觸摸位置和第二方向上的觸摸位置就可確定觸摸點在觸摸檢測元件上的位置。在此還需要說明的是,在本發明的實施例中對於對感應單元的充電和放電次序來說沒有限制,例如在一個實施例中,可以以掃描的方式對所有的感應單元2依次進行充電,接著再依次地對其進行放電檢測;在另一個實施例中,可以逐個對感應單元2進行充電和放電,例如對一個感應單元2充電之後,接著就對其進行放電檢測,對該感應單元2處理完成之後,再對下一個感應單元2進行處理。在本發明的一個實施例中,觸摸檢測元件控制晶片200向感應單元2的第一電極21和第二電極22施加電平信號以對自電容充電,觸摸檢測元件控制晶片200從第一電極21和/或第二電極22進行充電檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。
具體地,本發明實施例的觸控裝置採用新穎的自電容式檢測方式,在感應單元被觸摸時,在感應單元的觸摸點處產生自電容,且觸摸點可以將感應單元分為兩個電阻,在進行自電容檢測的同時考慮這兩個電阻就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。第3圖為本發明實施例的觸控裝置的檢測原理示意圖。當手指300觸摸感應單元時,將相當於將感應單元分割為第一和第二兩個電阻R1、R2,第一電阻R1和第二電阻R2的阻值之間的比例關係與觸摸點的位置相關。例如,如第3圖所示,當觸摸點與第一電極21較近時,則第一電阻R1就較小,而第二電阻R2就較大;反之,當觸摸點與第二電極22較近時,則第一電阻R1就較大,而第二電阻R2就較小。因此,通過對第一電阻R1和第二電阻R2的檢測就可以確定觸摸點在感應單元2上的位置。
在本發明的實施例中,可通過多種方式檢測第一電阻R1和第二電阻R2的電阻值,例如可通過電流的檢測值、自電容的檢測值、自電容的電平信號的檢測值和自電容的電荷變化量檢測值中的一種或多種,從而根據這些檢測值獲得第一電阻R1和第二電阻R2。另外,在本發明的實施例中,上述檢測值的檢測可在對自電容充電時進行(即獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值),也可在自電容放電時進行(即獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值)。此外,在充電和放電時進行的檢測可以採用多種方式。
需要說明的是,充電和放電中的至少一個是從第一電極21和第二電極22進行的,從而能夠獲得反應第一電阻和第二電阻之間差值的兩個檢測值,即第一檢測值和第二檢測值。也就是說,在充電或放電時需要有電流經過第一電阻R1和第二電阻R2,從而檢測到的第一檢測值和第二檢測值可以反應第一電阻R1和第二電阻R2之間的差值。
在本發明的實施例中,通常需要充兩次電以及進行兩次檢測,充電包括同時從第一電極21和第二電極22充電的情況。在一些實施例中,還可以進行兩次放電。為了方便起見,在以下的實施例中均是進行兩次充電及兩次檢測。需要說明的是,進行兩次充電及兩次檢測僅是本發明實施例的一種方案,演算法相對比較簡單。然而本領域技術人員也可根據上述思想增加充電及檢測的次數,例如可進行三次充電和檢測,之後根據第一次的充電檢測值和第二次的充電檢測值計算第一電阻R1,再根據第一次的充電檢測值和第三次的充電檢測值計算第二電阻R2。
具體地,根據本發明的實施例包括但不限於以下幾種具體測量方式進行檢測:
1、先向感應單元的第一電極21和第二電極22施加電平信號以對自電容充電(所述自電容在感應單元被觸摸產生);接著從第一電極21和/或第二電極22進行充電和檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。在該實施例中,由於充電是從第一電極21和第二電極22進行的,因此檢測可以從第一電極21進行檢測,也可以從第二電極22進行檢測,或者從第一電極21和第二電極22分別進行檢測。還需要說明的是,在該實施例中,從第一電極21和第二電極22的充電可同時進行,也可分別單獨進行,例如對第一電極21和第二電極22同時施加相同的電平信號以對自電容進行充電,在其他實施例中,對第一電極21和第二電極22施加的電平信號也可以不同;或者,也可以先在第一電極21上施加一個電平信號,之後再在第二電極22上施加相同的電平信號或不同的電平信號。同樣地,從第一電極21和第二電極22的檢測可以同時進行,也可分別進行。在下面的實施例中,檢測與充電可以同時進行,或者分別進行。
2、向感應單元的第一電極21或第二電極22分兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電;在每次充電之後從第一電極21和/或第二電極22進行檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。在該實施例中,由於充電是從第一電極21或第二電極22進行的,因此檢測需要從第一電極21和第二電極22分別進行,其中,從第一電極21和第二電極22的檢測可同時進行,也可分別進行。此外,可選地,還可以在第一電極21進行兩次充電,並從第一電極21進行兩次檢測,或者,從第二電極22進行兩次充電,在第二電極22進行兩次檢測。在從一個電極兩次充電時,分別將另一個電極接地或接高阻以改變另一個電極的狀態。例如當向感應單元的第一電極21分別兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電時,其中,兩次充電中的一次充電過程中將所述第二電極22接地,另一次充電過程中將所述第二電極22接為高阻;當向感應單元的第二電極22分別兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電時,兩次充電中的一次充電過程中將所述第一電極21接地,另一次充電過程中將所述第一電極21接為高阻。這樣即使是在第一電極21進行了兩次充電,由於第二電極22狀態的改變,也能夠在第一電極21進行兩次檢測,以獲得能夠反應第一電阻R1和第二電阻R2之間比例關係的第一檢測值和第二檢測值。
3、向感應單元的第一電極21和第二電極22施加電平信號以對自電容充電;接著控制第一電極21和/或第二電極22接地以對自電容放電;之後從第一電極21和/或第二電極22進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中,由於對自電容充電是從第一電極21和第二電極22進行的,因此放電或檢測就可從第一電極21和/或第二電極22進行。具體地,例如可同時向第一電極21和第二電極22施加電平信號以對自電容進行充電,或者也可不同時施加電平信號。在兩次放電時可均將第一電極21接地,或者均將第二電極22接地。
4、向感應單元的第一電極21或第二電極22施加電平信號以對自電容充電;接著分別控制第一電極21和第二電極22接地以對自電容放電;之後分別從第一電極21和/或第二電極22進行放電檢測以獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中,由於對自電容放電是從第一電極21和第二電極22進行的,因此充電或檢測就可從第一電極21和/或第二電極22進行。在該實施例中,兩次充電也可均從第一電極21進行,而將第二電極22分別接地或接為高阻。同樣地,兩次充電也可均從第二電極22進行,而將第一電極21分別接地或接為高阻。
5、向感應單元的第一電極21或第二電極22施加電平信號以對自電容充電;接著分別控制第一電極21或第二電極22接地以對自電容放電,之後分別從第一電極21和第二電極22進行放電檢測以獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中,由於對自電容檢測是從第一電極21和第二電極22進行的,因此充電或放電可從第一電極21和/或第二電極22進行。在該實施例中,兩次充電也可均從第一電極21進行,而將第二電極22分別接地或接為高阻。同樣地,兩次充電也可均從第二電極22進行,而將第一電極21分別接地或接為高阻。
或者,在上述實施例的基礎之上,還可以在充電時進行一次檢測以獲得第一充電檢測值,在放電時進行第二次檢測以獲得第二放電檢測值,再根據第一充電檢測值和第二放電檢測值獲得第一電阻R1和第二電阻R2之間的比例關係。
需要說明的是,在本發明的實施例中,上述第一電極21和第二電極22的功能相同,且二者可以互換,因此在上述實施例中,既可以從第一電極21檢測也可以從第二電極22檢測,只要能滿足在檢測時有電流經過第一電阻R1和第二電阻R2即可。
從上述描述中可以看出,對於本發明實施例的上述充電及檢測方式有很多種變化,但本發明的實施例在於根據第一電阻R1和第二電阻R2之間的關係,例如比例關係或者其他關係來確定觸摸點的位置。進一步地,第一電阻R1和第二電阻R2之間的關係需要通過自電容的充電和/或放電進行檢測。如果感應單元沒有被觸摸,則就不會與手產生自電容,因此檢測到自電容的資料會很小,不滿足觸摸的判斷條件,對於此,在本發明的實施例中會不斷掃描,等待手指300觸摸到感應單元之後才開始計算,在此不再贅述。
在本發明的實施例中,可以以掃描的方式依次向多個感應單元施加相應的電壓,同時在檢測時也可以以掃描的方式依次進行檢測。
另外還需要說明的是,上述檢測方式僅為本發明實施例的一些優選方式,本領域技術人員還可根據上述思想進行擴展、修改和變型。
第4圖為本發明實施例的觸控裝置的觸摸檢測方法流程圖,下面結合第3圖所示的原理圖一同進行說明。觸摸檢測方法包括以下步驟:
步驟S401,向感應單元的兩端施加電平信號,即向感應單元的第一電極21和/或第二電極22施加電平信號。在該實施例中,可向第一電極21和第二電極22施加相同的電平信號,也可施加不同的電平信號。在其他實施例中,也可僅從第一電極21或第二電極22進行充電兩次,或者第一次從第一電極21充電第二次從第二電極22充電,或者第一次從第二電極22充電第二次從第一電極21充電。
如果此時感應單元被手指或其他物體觸摸,則該感應單元將會產生自電容C1(參照第3圖),通過施加的電平信號就可對自電容進行充電。在本發明的實施例中,通過對自電容的充電,可以提高自電容的檢測精度。
需要說明的是,如果向感應單元的兩端同時施加電平信號的話,則需要相應的兩個電容檢測模組CTS同時從第一電極21和第二電極22進行檢測。而如果分別向感應單元的兩端施加的話,則僅需要一個電容檢測模組CTS即可。在本發明的一個實施例中,第一檢測值和第二檢測值可以為從第一電極21和/或第二電極22檢測到的電容電荷變化量ΔQ1和ΔQ2。通過ΔQ1與ΔQ2,即檢測到得自電容的電荷變化量,就可以算出電阻R1與R2的比例,從而可以算出觸摸點所在的橫坐標的位置,及自電容C1所在的位置。
步驟S402,從感應單元的兩端對感應單元進行檢測,以獲得第一檢測值和第二檢測值。在該實施例中,檢測可在充電時進行,也可在放電時進行。在上述例子中,第一檢測值和第二檢測值分別為ΔQ1和ΔQ2。以下以第一檢測值和第二檢測值為電荷變化量為例進行描述,但是能夠反應第一電阻R1和第二電阻R2關係的其他檢測值,例如電平信號、電流等也均可採用。在本發明的實施例中,從第一電極21和第二電極22進行的檢測可以同時進行,也可以分別進行。
在本發明的一個實施例中,如果檢測同時進行,則需要兩個電容檢測模組CTS同時對第一電極21和第二電極22進行檢測,因此所述控制晶片包括一個或兩個電容檢測模組CTS。
在本發明的另一個實施例中,也可採用一個電容檢測模組CTS進行檢測,參照步驟S401中,在通過第一電極21對自電容C1充滿之後,即該電容檢測模組CTS通過第一電極21對自電容C1進行檢測。接著再通過第二電極22對自電容C2充電,接著該電容檢測模組CTS再通過第二電極22對自電容C1進行檢測。
由於控制晶片掃描該感應單元時採用的相位和電平信號均一致,因此對於同一個自電容C1來說充電時的電荷就等於它們電阻的反比。假設,從感應單元的第一電極21和第二電極22對感應單元檢測獲得的電荷變化量分別是ΔQ1與ΔQ2。在本發明的實施例中,電容檢測模組CTS可為目前已知的電容檢測模組CTS。在本發明的一個實施例中,如果採用兩個電容檢測模組CTS的話,則由於兩個電容檢測模組CTS可共用多個器件,因此不會增大控制晶片的整體功耗。
步驟S403,根據第一檢測值和第二檢測值判斷該感應單元是否被觸摸。具體地,在本發明的一個實施例中,可通過判斷電荷變化量ΔQ1與ΔQ2是否大於閾值來確定是否被觸摸。當然,在本發明的其他實施例中,還可設置其他判斷方式,例如判斷電荷變化量ΔQ1與ΔQ2是否小於閾值,如果小於,則判斷感應單元被觸摸。同樣地,該閾值也需要根據觸摸檢測元件的大小和類型,感應單元的尺寸確定。
步驟S404,如果判斷該感應單元被觸摸,則此時進一步計算相應的感應單元中所述第一電極21和所述自電容間的第一電阻與所述第二電極22和所述自電容間的第二電阻之間的比例關係。並根據第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定觸摸物體(例如手指)的觸摸位置。在本發明的實施例中,第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係根據在對自電容充電/放電時,從第一電極21和/或第二電極22進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。同上,C1所在的感應單元上的座標即為ΔQ2/(ΔQ1+ΔQ2)。
在本發明的實施例中,如果感應單元的感應本體為大體U形或大體L形,則通過第一電阻和第二電阻之間的比值就可確定在感應本體上的觸摸位置,以下將結合具體的例子進行詳述。但在本發明的其他實施例中,如果感應本體為大體矩形,則步驟S404只能計算出在感應單元的感應本體上的第一方向上的觸摸位置,該第一方向可以是感應本體的長度方向(例如感應單元的水準方向)。
如果感應本體為矩形,則還需要確定在第二方向上的觸摸位置。在本發明的一個實施例中,第一方向為感應本體的長度方向,第二方向為垂直於第一方向的方向,感應本體水準設置或垂直設置。
具體地,可採用質心算法計算觸摸點在第二方向上的觸摸位置,以下對質心算法進行簡單介紹。
在滑條和觸摸板應用中,經常需要在具體感應單元的本質間距以上確定出手指(或其他電容性物體)的位置。手指在滑條或觸摸板上的接觸面積通常大於任何個感應單元。為了採用一個中心來計算觸摸後的位置,對這個陣列進行掃描以驗證所給定的感測器位置是有效的,對於一定數量的相鄰感應單元信號的要求是要大於預設觸摸閾值。在找到最為強烈的信號後,此信號和那些大於觸摸閾值的臨近信號均用於計算中心:
其中,NCent為中心處感應單元的標號,n為檢測到被觸摸的感應單元的個數,i為被觸摸感應單元的序號,其中i大於等於2。
例如,當手指觸摸在第一條通道,其電容變化量為y1,第二條通道上的電容變化量為y2和第三條通道上的電容變化量為y3時。其中第二通道y2電容變化量最大。Y座標就可以算是:
本發明第一方面的實施例根據上述思想提出了一種觸摸檢測元件。下面參考第6圖-第41圖描述根據本發明實施例的觸摸檢測元件100。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100包括:基板1和多個感應單元2。其中多個感應單元2設在基板1上且彼此不相交。在本發明的實施例中,優選地,不相交的感應單元2之間可以相互平行。可選地,不相交的感應單元2之間也可以部分地平行,但至少在基板1上感應單元2彼此不相交。但是在此需要說明的是,對於多個感應單元2來說,並不限於第5圖所示的結構,感應單元2還可採用其他的結構,例如感應單元2的一部分或全部具有一定的弧度等,這些均可應用在本發明中。
可選地,基板1為大體矩形。這裏“大體矩形”應理解為基板1的相對邊可以部絕對平行,例如可以成一個小的角度,並且基板1的每個邊可以不是絕對的直。每個感應單元2包括感應本體20以及分別與感應本體20相連的第一電極21和第二電極22。第一電極21和第二電極22分別與控制晶片200的對應的管腳相連。感應本體20具有多個鏤空部24,多個鏤空部24以預定規則排列以在感應本體20上限定出用於增大第一電極21和第二電極22之間的電阻R的電流通路部25,該電流通路部25用於電流的行走。優選地,鏤空部24沿感應本體20的厚度方向貫通,由於感應本體20的厚度比較小,鏤空部24貫通感應本體20便於製作和生產。
通過在感應本體20上設置鏤空部24,可使得整個感應本體20的電流通路部25的路徑更細或者更長,相當於R=P*L/h公式中的L增加或h減少,使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,從而得到檢測精度滿足要求的電阻的大小,進而提高了感應的線性度。其中,鏤空的圖案或線條的大小和疏密程度都會影響電阻R的大小。為了不影響自電容,鏤空的圖案或線條盡可能細,因為需要手指與感應本體接觸的相對面積變大來增大自電容,如果鏤空的圖案或線條太粗的話,會減小手指與感應本體的相對面積,從而影響手指觸摸的自電容變化量。
需要理解的是,在本發明的描述中,多個鏤空部24以預定規則排列應做廣義理解,即,多個鏤空部24在感應本體20上排列成預定形狀的陣列。例如,可選地,多個鏤空部24可沿感應本體20的長度彼此間隔開地設置成線性陣列;可選地,多個鏤空部24包括交替地設在感應本體的長度方向上的兩種形狀的鏤空部。具體地,感應本體20和鏤空部24將在下面的多個實施例中詳細描述。
在本發明的一個實施例中,感應本體20為大體矩形且具有第一端(即圖中矩形的左端)和第二端(即圖中矩形的右端),第一電極21與感應本體20的第一端相連且第二電極22與感應本體20的第二端相連。在該實施例中,由於矩形結構的圖形規則,因此在手指橫向或縱向移動時線性度好,此外,兩個矩形結構之間的間距可以相同,便於計算,從而提高計算速度。
在本發明的一個實施例中,優選地,鏤空部24均勻地間隔開排列,例如,當感應本體20為矩形時,鏤空部24沿感應本體20的長度方向均勻間隔開排列,也可以稱為:鏤空部24沿電流通路部25在感應本體20上延伸的方向均勻間隔開,由此可以增加線性度,便於計算,且計算速度和精度提高。
在本發明的另一個實施例中,感應本體20包括第一本體部201和第二本體部202,第一本體部201和第二本體部202可以均為矩形且稱預定夾角,例如第一本體部201和第二本體部202可以彼此正交以形成為大體L形(下面簡稱為L形感應本體),第一本體部201的第二端與第二本體部202的第一端相連,第一電極21與第一本體部201的第一端相連且第二電極22與第二本體部202的第二端相連。如上所述,第一本體部201和第二本體部202可以彼此正交。由此,使得感應單元設計更加規則,從而提高對觸摸檢測元件的覆蓋率,且也可以提高檢測的線性度。可選地,第一本體部201和第二本體部202的尺寸相同,從而能夠提高運算速度。
在本發明的再一個實施例中,感應本體20包括第一至第三本體部201、202、203。第一本體部201和第二本體部202分別連接在第三本體部203的兩端並且位於第三本體部203的同一側,第一本體部201和第二本體部202分別與第三本體部203成預定角度。優選地,第一至第三本體部201、202、203可以均為矩形,第一本體部201和第二本體部202分別與第三本體部203正交(下面簡稱為大體U形感應本體)。第一電極21與第一本體部201的第一端相連且第二電極22與第二本體部202的第二端相連。由此,使得感應單元設計更加規則,從而提高對觸摸檢測元件的覆蓋率,且可以提高檢測的線性度。可選地,第一本體部201和第二本體部202的尺寸相同,從而能夠提高運算速度。
下面首先參考第6圖-第17圖描述中根據本發明實施例的具有大體矩形的感應本體20的觸摸檢測元件100進行說明。
感應本體20具有第一端和第二端,第一電極21與感應本體20的第一端相連,第二電極22與感應本體20的第二端相連,電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間,以使得在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度,即增加電流的流動長度,從而增大感應本體20的電阻。例如感應本體20為矩形時,其長度方向即為第一端至第二端的方向,如第7圖-第10圖所示,第一電極21連接在感應本體20的第一端(即圖中矩形的左端),第二電極22連接在感應本體20的第二端(即圖中矩形的右端),其中電流流通方向在圖中如箭頭所示。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,由此提高了感應的線性度。
實施例一,
在本實施例中,多個鏤空部24分為沿延伸方向線性排列的第一組24a和第二組24b,第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b在延伸方向上交替佈置且在正交於延伸方向的方向上部分重疊,換言之,第一組中的鏤空部24a的每一個設置在第二組中的相鄰兩個鏤空部24b之間,第一組中的鏤空部24a在感應本體20的寬度方向上自感應本體20的上邊緣朝向感應本體20的下邊緣延伸,且第一組中的鏤空部24a與感應本體20的下邊緣間隔開,第二組中的鏤空部24b在感應本體20的寬度方向自感應本體20的下邊緣朝向感應本體20的上邊緣延伸,且第二組中的鏤空部24b與感應本體20的上邊緣間隔開,第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b的長度之和大於感應本體20的寬度且從感應本體20的長度方向看去部分重疊。
在本發明實施例的第一個示例中,每個鏤空部24可以均為矩形,如第6圖所示。也就是說,在這些示例中,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b分別為多個間隔開的矩形、在左右方向上交替佈置且在上下方向上部分重疊。所述上下方向即正交所述電流通路部的25的延伸方向。當然,本發明並不限於此,在其他示例中,每個鏤空部24還可為大體工字形或大體H形,圖未示出。
在本發明實施例的一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒T形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體T形。也就是說,如第7圖中所示,第一組中大體倒T形的鏤空部24a在左右方向上彼此間隔開,第二組中大體T形的鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開、與第一組中的鏤空部24a交替佈置且在上下方向上部分重疊。
可選地,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第7圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。當然,本發明並不限於此。可選地,第一組鏤空部24a的上端還可與感應本體20的下邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端相應地與感應本體20的上邊緣連接(圖未示出)。
在本發明實施例的另一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體L形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體倒L形,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b構成多對,每一對鏤空部24中的大體L形鏤空部24a與大體倒L形鏤空部24b彼此相對、在延伸方向上交叉設置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。也就是說,如第8圖所示,第一組中的大體L形的鏤空部24a在左右方向上彼此間隔開,第二組中的大體倒L形鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交叉佈置以形成多對彼此相對的鏤空部,且每對中的鏤空部24a和24b在上下方向上部分重疊。
這裏,可以理解的是,術語“交叉設置”是指每一對鏤空部中的大體L形鏤空部24a與大體倒L形鏤空部24b的第二支(即,第8圖中的水準支)在感應板體20的寬度方向(第8圖中的上下方向)上彼此間隔開且在正交於感應本體20的寬度方向的平面(第8圖中的水平面)上的投影部分重疊。“在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊”是指大體L形鏤空部24a與大體倒L形鏤空部24b的第一支(第8圖中的豎直支)在感應本體20的寬度方向上部分重疊。
可選地,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第8圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。當然,本發明並不限於此。可選地,第一組鏤空部24a的上端還可與感應本體20的下邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端相應地與感應本體20的上邊緣連接(圖未示出)。
在本發明實施例的一些示例中,第一組中的鏤空部24a為大體倒V形,第二組中的鏤空部24b為大體V形,第一組中的每一個鏤空部24a在延伸方向上橫跨第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的相鄰的兩個分支。也就是說,如第9圖中所示,第一組中的大體倒V形的鏤空部24a在左右方向上彼此間隔開,第二組中的大體V形的鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交替佈置以使得第一組中的鏤空部24a在左右方向上橫跨位於其下方的第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的兩個分支。
其中,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第9圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
在本發明實施例的一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒F形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體F形,且第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b構成多對,每一對鏤空部24中的大體F形鏤空部與大體倒F形鏤空部彼此相對、在延伸方向上交叉設置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。也就是說,如第10圖所示,第一組中的大體倒F形的鏤空部24a在左右方向上彼此間隔開,第二組中的大體F形鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交叉佈置以形成多對彼此相對的鏤空部,且每對中的鏤空部24a和24b在上下方向上部分重疊。
這裏,可以理解的是,術語“交叉設置”是指每一對鏤空部中的大體倒F形的鏤空部24a和大體F形的鏤空部24b的第二支(即,第10圖中的水準支)在感應本體20的寬度方向上交替且彼此間隔開,並且在正交於感應本體20的寬度方向(第10圖中的上下方向)的平面(第10圖中的水平面)上的投影彼此部分重疊。換言之,對於每一對鏤空部,鏤空部24a的每個短支部分插入到鏤空部24b的相鄰短支之間。可選地,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第10圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。當然,本發明並不限於此。可選地,第一組鏤空部24a的上端還可與感應本體20的下邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端相應地與感應本體20的上邊緣連接(圖未示出)。
實施例二,
在本實施例中,感應本體20具有第一端和第二端,第一電極21與感應本體20的第一端相連,第二電極22與感應本體20的第二端相連,電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度。
其中,電流通路部25延伸在第一端和第二端之間且在正交於其延伸方向的平面上的截面積小於感應本體20在平面上的截面積,換言之,電流通路部25在上下方向上的寬度h小於感應本體20的寬度。例如當感應本體20為矩形時,其長度方向即為第一端至第二端的方向,如第10圖-第14圖所示,第一電極21連接在感應本體20的第一端(即圖中矩形的左端),第二電極22連接在感應本體20的第二端(即圖中矩形的右端),其中電流流通方向在圖中如箭頭所示。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
在本發明實施例的一個示例中,電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊。可選地,如第11圖和第12圖所示,鏤空部24為大體T形或大體倒L形。當然本發明並不限於此,鏤空部24還可以為大體矩形、大體U形、大體H形或大體工字形等其他形狀(圖未示出)。可選地,電流通路部25鄰近感應本體20的上邊且沿左右方向延伸,電流流向如第11圖和第12圖中箭頭方向所示。當然,電流通路部25也可以鄰近感應本體20的下邊且沿左右方向延伸(圖未示出)。
在本發明實施例的另一個示例中,電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的中心線。其中,多個鏤空部24分為沿延伸方向線性排列的第一組和第二組,第一組鏤空部24a與第二組鏤空部24b構成多對,每一對中的第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b在正交於延伸方向的方向上彼此相對,電流通路部25限定在第一鏤空部24a和第二組鏤空部24b之間。
具體地,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第13和14圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25在上下方向上的寬度減小,即減小了R=P*L/h公式中的h,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
可選地,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒T形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體T形,如第13圖所示,例如,大體倒T形的鏤空部24a包括大致水準的第一臂和大致豎直的第二臂,本領域內的普通技術人員可以理解,第一臂還可與水準方向偏離預定角度且第二臂可與豎直方向偏離預定角度(圖未示出)。
可選地,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體L形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體倒L形,如第14圖所示。例如,大體L形的鏤空部24a包括大致水準的第一臂和大致豎直的第二臂,本領域內的普通技術人員可以理解,第一臂也可與水準方向偏離預定角度且第二臂可與豎直方向偏離預定角度(圖未示出)。
當然,本發明並不限於此。本發明的一些示例中,彼此相對的第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b還可以為其他形狀,只要能滿足在上下方向上將電流通路部25的寬度減小即可,例如大體矩形、大體U形(例如封閉端為平直線的U形、或封閉端為弧形的U形),還例如為H形或工字形,其中H形或工字形鏤空部包括大致平行的第一臂和第二臂以及連接在第一臂和第二臂之間的第三臂,還可例如為其他形狀(圖未示出)。
實施例三,
在本實施例中,電流通路部25為兩個,其中一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊,另一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的另一個側邊。由此使得電流通路部25的總長度即電流的流動路徑的長度增加且寬度減小。例如當感應本體20為矩形時,如第15-17圖所示,其中一個電流通路部25鄰近感應本體20的上邊且沿左右方向延伸,而另一個電流通路部25鄰近感應本體20的下邊且沿左右方向延伸。
可選地,多個鏤空部24沿延伸方向線性排列,每個鏤空部24為大體X形,如第15圖所示。當然,本發明並不限於此。本發明的一些示例中,沿延伸方向線性排列的多個鏤空部24還可以為其他形狀,例如大體矩形、大體U形(圖未示出)、大體H形(如第17圖所示)或大體工字形(如第16圖所示)等其他形狀,或可以為以上各個形狀的組合,只要能滿足在感應本體20上形成上下兩個電流通路部即可。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
根據本發明上述實施例的觸摸檢測元件100,可採用平行的矩形感應本體20可以降低裝置的結構複雜度,從而可以在保證檢測精度的基礎上降低製造成本。
下面參考第18圖-第29圖描述具有L形感應本體20的根據本發明多個實施例的觸摸檢測元件100。
L形感應本體20具有第一端(如第18-29圖中L形的上端)和第二端(如第18-29圖中L形的下端),其長度方向為從第一端到第二端,第一電極21與感應本體20的第一端相連,第二電極22與感應本體20的第二端相連,電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向(即L形感應本體的長度方向)上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度,電流流通方向在第18-29圖中如箭頭所示。根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置L形感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,由此提高了感應的線性度。
為了清楚起見,在下面的描述中,以L形感應本體20的第一本體部201水準延伸而第二本體部202豎直延伸為例進行說明,也就是說,第一本體部201的延伸方向為第18-29圖中的左右方向,而與延伸方向正交的方向為圖中的上下方向;第二本體部202的延伸方向為第18-29圖中的上下方向,而與延伸方向正交的方向為圖中的左右方向。
實施例四,
在本實施例中,多個鏤空部24分為沿延伸方向線性排列的第一組24a和第二組24b,第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b在延伸方向上交替佈置且在正交於延伸方向的方向上部分重疊。
在本發明實施例的第一個示例中,每個鏤空部24均為矩形,如第18圖所示。也就是說,在這些示例中,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b為分別為多個間隔開的矩形且在L形感應本體的長度方向上交替佈置、且在與長度方向垂直的方向上部分重疊,換言之,在第一本體部201上,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b在左右方向上交替佈置且在上下方向上部分重疊,在第二本體部202上,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b在上下方向上交替佈置且在左右方向上部分重疊。當然,本發明並不限於此,在其他示例中,每個鏤空部24還可為大體工字形或大體H形,圖未示出。
在本發明實施例的一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒T形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體T形。也就是說,如第19圖中所示,第一組中的大體倒T形的鏤空部24a在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開,第二組中的大體T形的鏤空部24b在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交替佈置且在與長度方向垂直的方向上部分重疊。換言之,在第一本體部201上,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b在左右方向上交替佈置且在上下方向上部分重疊,此時,第一組鏤空部24a的上端與第一本體部201的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與第一本體部201的下邊緣連接。在第二本體部202上,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b在上下方向上交替佈置且在左右方向上部分重疊。此時,第一組鏤空部24a的右端與第一本體部201的右邊緣連接,且第二組鏤空部24b的左端與第一本體部201的左邊緣連接。
由此,當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
在本發明實施例的另一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體L形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體倒L形,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b構成多對,每一對鏤空部24中的大體L形鏤空部24a與大體倒L形鏤空部24b彼此相對、在延伸方向上交叉設置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。也就是說,如第20圖所示,第一組中的大體L形的鏤空部24a在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開,第二組中的大體倒L形鏤空部24b在長度方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交叉佈置以形成多對彼此相對的鏤空部,且每對中的鏤空部24a和24b在與長度方向垂直的方向上部分重疊。換言之,在第一本體部201上,每對中的鏤空部24a和24b在左右方向上交叉設置且在上下方向上部分重疊,此時,第一組鏤空部24a的上端與第一本體部201的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與第一本體部201的下邊緣連接。而在第二本體部202上,每對中的鏤空部24a和24b在上下方向上交叉設置且在左右方向上部分重疊。此時,第一組鏤空部24a的右端與第一本體部201的右邊緣連接,且第二組鏤空部24b的左端與第一本體部201的左邊緣連接。
這裏,可以理解的是,術語“部分重疊”是指:在第一本體部201中,每對中的鏤空部24a和24b的第一支(第20圖中的豎直支)在左右方向上間隔開且它們在正交於左右方向的平面(第20圖中的豎直平面)上的投影部分重疊;在第二本體部202中,每對中的鏤空部24a和24b的第一支(第20圖中的豎直支)在上下方向上間隔開且它們在正交於上下方向的平面(第20圖中的水平面)上的投影部分重疊。
此外,可以理解的是,術語“交叉設置”是指:在第一本體部201中,每對中的鏤空部24a和24b的第二支(第20圖中的水準支)在上下方向上間隔開且在正交於上下方向的平面(第20圖中的水平面)上的投影部分重疊;在第二本體部202中,每對中的鏤空部24a和24b的第二支(第20圖中的豎直支)在左右方向上間隔開且它們在正交於左右方向的平面(第20圖中的豎直平面)上的投影部分重疊。由此,當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第20圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
在本發明實施例的另一些示例中,第一組中的鏤空部24a為大體倒V形,第二組中的鏤空部24b為大體V形,第一組中的每一個鏤空部24a在延伸方向上橫跨第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的相鄰的兩個分支。也就是說,如第21圖中所示,在第一本體部201上,第一組中的大體倒V形的鏤空部24a在左右彼此間隔開,第二組中的大體V形的鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交替佈置以使得第一組中的鏤空部24a在左右方向上橫跨位於其下方的第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的兩個分支。在第二本體部202上,第一組中的大體倒V形的鏤空部24a在上下彼此間隔開,第二組中的大體V形的鏤空部24b在上下方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交替佈置以使得第一組中的鏤空部24a在上下方向上橫跨位於其左側的第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的兩個分支。
由此,當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第21圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
在本發明實施例的另外一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒F形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體F形,且第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b構成多對,每一對鏤空部24中的大體F形鏤空部24b與大體倒F形鏤空部24a在延伸方向上交叉設置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。也就是說,如第22圖所示,第一組中的大體倒F形的鏤空部24a在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開,第二組中的大體F形鏤空部24b在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交叉佈置以形成多對彼此相對的鏤空部,且每對中的鏤空部24a和24b在與長度方向垂直的方向上部分重疊。換言之,在第一本體部201上,每對中的鏤空部24a和24b在左右方向上交叉設置且在上下方向上部分重疊,此時,第一組鏤空部24a的上端與第一本體部201的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與第一本體部201的下邊緣連接。而在第二本體部202上,每對中的鏤空部24a和24b在上下方向上交叉設置且在左右方向上部分重疊。此時,第一組鏤空部24a的右端與第一本體部201的右邊緣連接,且第二組鏤空部24b的左端與第一本體部201的左邊緣連接。
在本實施例中,術語“部分重疊”是指:在第一本體部201中,每對中的鏤空部24a和24b的第一支(第22圖中的豎直支)在左右方向上間隔開且它們在正交於左右方向的平面(第22圖中的豎直平面)上的投影部分重疊;在第二本體部202中,每對中的鏤空部24a和24b的第一支(第22圖中的豎直支)在上下方向上間隔開且它們在正交於上下方向的平面(第22圖中的水平面)上的投影部分重疊。
在本實施例中,術語“交叉設置”是指:在第一本體部201中,每對中的鏤空部24a和24b的第二支(第22圖中的水準支)在上下方向上間隔開且在正交於上下方向的平面(第22圖中的水平面)上的投影部分重疊;在第二本體部202中,每對中的鏤空部24a和24b的第二支(第22圖中的豎直支)在左右方向上間隔開且它們在正交於左右方向的平面(第22圖中的豎直平面)上的投影部分重疊。換言之,對於每對中的鏤空部24a和24b,鏤空部24a的每個短支部分插入到鏤空部24b的相鄰短支之間。
由此,當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第22圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
實施例五,
在本實施例中,感應本體20具有第一端和第二端,第一電極21與感應本體20的第一端相連,第二電極22與感應本體20的第二端相連,電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度。其中,電流通路部25延伸在第一端和第二端之間且在正交於其延伸方向的平面上的截面積小於感應本體20在平面上的截面積,換言之,在第一本體部201上,電流通路部25在上下方向上的寬度h小於感應本體20的寬度。而在第二本體部202上,電流通路部25在左右方向上的寬度h小於感應本體20的寬度
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過在感應本體20上設置鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
在本發明實施例的一個示例中,電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊。可選地,如第23圖和第24圖所示,鏤空部24為大體T形或倒L形。當然本發明並不限於此,鏤空部24還可以為矩形、大體U形、H形或工字形等其他形狀(圖未示出)。可選地,在第一本體部201上,電流通路部25鄰近感應本體20的上邊且沿左右方向延伸,在第二本體部202上,電流通路部25鄰近感應本體20的右邊且沿上下方向延伸,電流流向如第23圖和第24圖中箭頭方向所示。當然,本發明並不限於此,在另一個示例中,在第一本體部201上,電流通路部25也可以鄰近感應本體20的下邊且沿左右方向延伸,在第二本體部202上,電流通路部25鄰近感應本體20的左邊且沿上下方向延伸,圖未示出。
在本發明實施例的另一個示例中,電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的中心線。其中,多個鏤空部24分為沿延伸方向線性排列的第一組和第二組,第一組鏤空部24a與第二組鏤空部24b構成多對,每一對中的第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b在正交於延伸方向的方向上彼此相對,電流通路部25限定在第一鏤空部24a和第二組鏤空部24b之間。
具體地,在第一本體部201上,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,在第二本體部202上,第一組鏤空部24a的右端與第二本體部202的右邊緣連接,且第二組鏤空部24b的左端與第二本體部202的左邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第25和26圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25在上下方向上的寬度減小,即減小了R=P*L/h公式中的h,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
可選地,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒T形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體T形,如第25圖所示。可選地,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體L形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體倒L形,如第26圖所示。當然,本發明並不限於此。本發明的一些示例中,彼此相對的第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b還可以為其他形狀,例如矩形、大體U形、H形或工字形等其他形狀(圖未示出),只要能滿足在上下方向上將電流通路部25的寬度減小即可。
實施例六,
在本實施例中,電流通路部25為兩個,其中一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊,另一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的另一個側邊。第27-29圖所示,在第一本體部201上,其中一個電流通路部25鄰近第一本體部201的上邊且沿左右方向延伸,而另一個電流通路部25鄰近第一本體部201的左邊且沿左右方向延伸。在第二本體部202上,一個電流通路部25鄰近第二本體部202的右邊且沿上下方向延伸,而另一個電流通路部25鄰近第二本體部202的左邊且沿上下方向延伸。
可選地,多個鏤空部24沿延伸方向線性排列,每個鏤空部24為大體X形,如第15圖所示。當然,本發明並不限於此。本發明的一些示例中,沿延伸方向線性排列的多個鏤空部24還可以為其他形狀,例如矩形、大體U形(圖未示出)、H形(如第28圖所示)或工字形(如第29圖所示)等其他形狀,還例如可以為以上各個形狀的組合,只要能滿足在感應本體20上形成兩個電流通路部即可。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置L形感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
本發明實施例中的觸摸檢測元件100中採用L形感應本體20,可以有效地減少雜訊,提高感應的線性度。不僅結構簡單,便於製作且降低了生產成本。
上面參考第6圖-第29圖對具有矩形和L形感應本體20的觸摸檢測元件100為例進行了說明,然而,本領域的普通技術人員在閱讀了上述技術方案之後、顯然可以理解將該方案應用到其他形狀例如大體U形的感應本體20的技術方案中,因此在此對具有大體U形感應本體20的觸摸檢測元件100不再詳細描述。
需要說明的是,參考第30圖-第41圖,大體U形的感應本體20包括第一至第三本體部201、202、203。第一至第三本體部201、202、203可以均為矩形。為了顯示清楚,以大體U形感應本體20的第一本體部201、第二本體部202豎直延伸且第三本體部203水準延伸而為例進行說明,也就是說,第一本體部201、第二本體部202的延伸方向為第30-41圖中的上下方向,而與延伸方向正交的方向為圖中的左右方向。第三本體部203的延伸方向為第30-41圖中的左右方向,而與延伸方向正交的方向為圖中的上下方向。
其中第30-34圖中示出的是電流通路部25以曲線方式延伸在大體U形的感應本體20的第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度。由此增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,由此提高了感應的線性度。
第35-38圖示出的是電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度,且電流通路部25延伸在第一端和第二端之間且在正交於其延伸方向的平面上的截面積小於感應本體20在平面上的截面積,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小。由此在R=P*L/h公式中增加了L且減小了h,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,由此提高了感應的線性度。
第39圖-第41圖示出的是電流通路部25為兩個,其中一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊,另一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的另一個側邊。由此使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
本發明實施例中的觸摸檢測元件100中採用大體U形感應本體20,不僅結構簡單,便於製作,所有引線都在同一邊,設計方便,減少銀漿成本且可減少生產成本。
在本發明的一些實施例中,觸摸檢測元件100內可包括多個L形感應單元或大體U形感應單元2,即包括多個L形感應本體或大體U形感應門體20,如第42圖和第43圖所示,每個感應門體20的長度不同,多個感應門體20之間依次嵌套。在本發明的實施例中,所謂依次嵌套是指外圍繞的感應本體相應地包圍內側的感應本體,這樣能夠在保證精度的同時達到較大的覆蓋率,並且降低運算的複雜度,提高觸摸檢測元件的回應速度。當然本領域技術人員還可根據第42圖和第43圖的思想採用其他依次嵌套的方式排列感應本體。
可選地,相鄰兩個感應單元2之間的間距相等,這樣就可以通過多個感應單元2對觸摸檢測元件的兩邊的均勻劃分,從而提高運算速度,提高計算速度,如第42圖所示。
當然在本發明的另一個實施例中,相鄰兩個感應單元2之間的間距也可以不等,如第43圖所示,例如由於用戶往往觸摸在觸摸檢測元件100的中心部位,因此可以將觸摸檢測元件100中心部位的感應單元2之間的間距減小,從而提高中心部位的檢測精度。
需要說明的是,上述L形感應本體或大體U形感應門體20為本發明較優的實施例,其能夠獲得較大的覆蓋率,但是本發明的其他實施例可對第42圖和第43圖進行一些等同的變化,例如大體U形感應門體20中的第一本體部201和第二本體部202可以是不平行的。
本發明實施例的觸摸檢測元件100中的感應單元2採用雙端檢測,即感應單元2的兩端均具有電極,且每個電極均與控制晶片200的對應管腳相連,在進行觸摸檢測時通過感應單元2自身即可實現對觸摸點的定位。
有利地,本發明的實施例通過計算第一電阻R1和第二電阻R2之間比例實現觸摸位置的確定,因此相對於目前的菱形或三角形設計來說,由於在確定觸摸位置時,無需計算自電容的大小,且自電容的大小不會影響觸摸位置的精度,對自電容檢測精度的依賴降低,從而提高了測量精度,改善了線性度。此外,由於本發明實施例的第一至第三本體部中任意一個均可為形狀規則的矩形,因此相對於目前的菱形或三角形等不規則的形狀來說,也可以進一步地提高線性度。
本領域技術人員可以理解,對於感應單元2來說,只要感應本體20的長度滿足觸摸檢測元件要求,且兩端電極分別與控制晶片200的不同的管腳相連以能夠對感應單元進行充電和放電即可,因此可以看出本發明並不限制感應單元的具體結構。感應單元可以有多種結構,本領域技術人員可在本發明上述思想的基礎上對感應單元進行變化或者改進,但是只要未脫離本發明的上述思想這些結構就應包含在本發明的範圍之內。
第44圖為本發明實施例的觸摸檢測元件100中大體U形感應單元被觸摸時的示意圖。從第44圖可知,第一電極為21,第二電極為22,觸摸位置A接近於第二電極22,假設感應單元2的長度為10個單位長度,且將感應單元2均勻地分為10份,其中,感應單元2的第三本體部203的長度為4個單位長度,第一本體部201和第二本體部202的長度為3個單位長度。經過檢測,獲知第一電阻和第二電阻之比為4:1,即第一電極21至觸摸位置的長度(由第一電阻R1體現)為全部感應單元長度的80%。換句話說,觸摸點位於距離第一電極21處8個單位長度的位置,獲知,觸摸點位於距離第二電極22處2個單位長度的位置。當手指移動時,觸摸位置會相應移動,因此通過觸摸位置的變換就可判斷手指相應的移動軌跡,從而判斷用戶的輸入指令。
從第44圖的以上例子可以看出,根據本發明實施例的觸摸檢測元件的計算方式非常簡單,因此能夠極大地提高觸摸檢測元件100檢測的反應速度。
第45圖為本發明實施例的觸摸檢測元件100中L形感應單元被觸摸時的示意圖。從第45圖可知,第一電極為21,第二電極為22,觸摸位置A接近於第二電極22,假設感應本體20的長度為10個單位長度,且將感應本體均勻地分為10份,其中,第一本體部201的長度為5個單位長度,第二本體部202的長度為5個單位長度。經過檢測,獲知第一電阻R1和第二電阻R2之比為9:1,即第一電極21至觸摸位置的長度(由第一電阻R1體現)為全部感應單元長度的90%。換句話說,觸摸點位於距離第一電極21處9個單位長度的位置,獲知,觸摸點位於距離第二電極22處1個單位長度的位置。
從第45圖中可以看出,根據本發明實施例的觸摸檢測元件的計算方式非常簡單,因此能夠極大地提高觸摸檢測元件檢測的反應速度。
綜上所述,根據本發明實施例的觸控裝置,通過對感應單元2兩端的電極21、22施加電平信號,如果該感應單元2被觸碰,則該感應單元2會形成自電容,因此通過施加的電平信號可對該自電容進行充電,並根據第一電阻R1和第二電阻R2之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置。例如在本發明的一個實施例中,第一電阻和第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時,從所述第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。因此從第一電極和/或第二電極檢測該自電容充電/放電時產生的第一檢測值和第二檢測值。這樣,通過第一檢測值和第二檢測值就能夠反應觸摸點位於該感應單元的位置,從而進一步確定觸摸點在觸摸檢測元件的位置。
根據本發明實施例的可攜式電子設備可以包括參考上述實施例描述的觸摸檢測元件100。根據本發明實施例的可攜式電子設備可以包括參考上述實施例描述的的觸控裝置。根據本發明實施例的可攜式電子設備的其他構成例如框架結構和控制組成等以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的,這裏不再詳細描述。
在本說明書的描述中,參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中,對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例,本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型,本發明的範圍由申請專利範圍及其等同物限定。
在本發明的描述中,需要理解的是,術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係,僅是為了便於描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。此外,術語“第一”、“第二”僅用於描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此,限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中,除非另有說明,“多個”的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中,需要說明的是,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言,可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中,除非另有明確的規定和限定,第一特徵在第二特徵之“上”或之“下”可以包括第一和第二特徵直接接觸,也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且,第一特徵在第二特徵“之上”、“上方”和“上面”包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方,或僅僅表示第一特徵水準高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵“之下”、“下方”和“下面”包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方,或僅僅表示第一特徵水準高度小於第二特徵。
下面首先描述根據本發明第二方面的實施例的觸控裝置的檢測原理。根據本發明實施例的觸控裝置包括觸摸檢測元件100以及控制晶片200,如第5圖所示,觸摸檢測元件100包括基板1和設在基板1上的感應單元2,其中感應單元2包括感應本體20和與感應本體20相連的第一電極21和第二電極22。如第5圖所示,為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖。在本發明的實施例中,如有多個感應單元2,則不相交的感應單元2之間可以相互平行,或者不相交的感應單元2之間也可以部分地平行。在本發明的實施例中,基板1可為單層基板。但是在此需要說明的是,對於多個感應單元2來說,並不限制其為第5圖的結構,該感應單元2還可採用其他的結構,例如感應單元2的一部分或全部具有一定的弧度等,這些均可應用在本發明中。
控制晶片200分別與第一電極21和第二電極22相連,控制晶片200配置為用於向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號以產生在第一電極21和第二電極22之間通過電流通路部25流動的電流,用於通過電流向感應本體20在被觸摸時產生的自電容充電,用於在檢測到至少一個感應單元2的感應本體20被觸摸時,計算至少一個感應單元2的第一電極21和自電容之間的第一電阻與至少一個感應單元2的第二電極22和自電容之間的第二電阻之間的比例關係,且用於根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定至少一個感應單元2的感應本體20被觸摸的觸摸位置。
具體地,第一電阻和第二電阻之間的比例關係根據在對自電容充電/放電時,從第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到,如上所述對第一電極和第二電極的充電、放電或檢測可同時進行,也可分開進行。當觸摸檢測元件控制晶片200根據第一檢測值和第二檢測值確定對應的感應單元被觸摸時,則觸摸檢測元件控制晶片200根據第一檢測值和第二檢測值計算第一電阻和第二電阻的比例關係,從而進一步判斷在第一方向上的觸摸位置,並根據對應的感應單元2的位置確定在第二方向上的觸摸位置。最後觸摸檢測元件控制晶片200根據第一方向上的觸摸位置和第二方向上的觸摸位置就可確定觸摸點在觸摸檢測元件上的位置。在此還需要說明的是,在本發明的實施例中對於對感應單元的充電和放電次序來說沒有限制,例如在一個實施例中,可以以掃描的方式對所有的感應單元2依次進行充電,接著再依次地對其進行放電檢測;在另一個實施例中,可以逐個對感應單元2進行充電和放電,例如對一個感應單元2充電之後,接著就對其進行放電檢測,對該感應單元2處理完成之後,再對下一個感應單元2進行處理。在本發明的一個實施例中,觸摸檢測元件控制晶片200向感應單元2的第一電極21和第二電極22施加電平信號以對自電容充電,觸摸檢測元件控制晶片200從第一電極21和/或第二電極22進行充電檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。
具體地,本發明實施例的觸控裝置採用新穎的自電容式檢測方式,在感應單元被觸摸時,在感應單元的觸摸點處產生自電容,且觸摸點可以將感應單元分為兩個電阻,在進行自電容檢測的同時考慮這兩個電阻就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。第3圖為本發明實施例的觸控裝置的檢測原理示意圖。當手指300觸摸感應單元時,將相當於將感應單元分割為第一和第二兩個電阻R1、R2,第一電阻R1和第二電阻R2的阻值之間的比例關係與觸摸點的位置相關。例如,如第3圖所示,當觸摸點與第一電極21較近時,則第一電阻R1就較小,而第二電阻R2就較大;反之,當觸摸點與第二電極22較近時,則第一電阻R1就較大,而第二電阻R2就較小。因此,通過對第一電阻R1和第二電阻R2的檢測就可以確定觸摸點在感應單元2上的位置。
在本發明的實施例中,可通過多種方式檢測第一電阻R1和第二電阻R2的電阻值,例如可通過電流的檢測值、自電容的檢測值、自電容的電平信號的檢測值和自電容的電荷變化量檢測值中的一種或多種,從而根據這些檢測值獲得第一電阻R1和第二電阻R2。另外,在本發明的實施例中,上述檢測值的檢測可在對自電容充電時進行(即獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值),也可在自電容放電時進行(即獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值)。此外,在充電和放電時進行的檢測可以採用多種方式。
需要說明的是,充電和放電中的至少一個是從第一電極21和第二電極22進行的,從而能夠獲得反應第一電阻和第二電阻之間差值的兩個檢測值,即第一檢測值和第二檢測值。也就是說,在充電或放電時需要有電流經過第一電阻R1和第二電阻R2,從而檢測到的第一檢測值和第二檢測值可以反應第一電阻R1和第二電阻R2之間的差值。
在本發明的實施例中,通常需要充兩次電以及進行兩次檢測,充電包括同時從第一電極21和第二電極22充電的情況。在一些實施例中,還可以進行兩次放電。為了方便起見,在以下的實施例中均是進行兩次充電及兩次檢測。需要說明的是,進行兩次充電及兩次檢測僅是本發明實施例的一種方案,演算法相對比較簡單。然而本領域技術人員也可根據上述思想增加充電及檢測的次數,例如可進行三次充電和檢測,之後根據第一次的充電檢測值和第二次的充電檢測值計算第一電阻R1,再根據第一次的充電檢測值和第三次的充電檢測值計算第二電阻R2。
具體地,根據本發明的實施例包括但不限於以下幾種具體測量方式進行檢測:
1、先向感應單元的第一電極21和第二電極22施加電平信號以對自電容充電(所述自電容在感應單元被觸摸產生);接著從第一電極21和/或第二電極22進行充電和檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。在該實施例中,由於充電是從第一電極21和第二電極22進行的,因此檢測可以從第一電極21進行檢測,也可以從第二電極22進行檢測,或者從第一電極21和第二電極22分別進行檢測。還需要說明的是,在該實施例中,從第一電極21和第二電極22的充電可同時進行,也可分別單獨進行,例如對第一電極21和第二電極22同時施加相同的電平信號以對自電容進行充電,在其他實施例中,對第一電極21和第二電極22施加的電平信號也可以不同;或者,也可以先在第一電極21上施加一個電平信號,之後再在第二電極22上施加相同的電平信號或不同的電平信號。同樣地,從第一電極21和第二電極22的檢測可以同時進行,也可分別進行。在下面的實施例中,檢測與充電可以同時進行,或者分別進行。
2、向感應單元的第一電極21或第二電極22分兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電;在每次充電之後從第一電極21和/或第二電極22進行檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。在該實施例中,由於充電是從第一電極21或第二電極22進行的,因此檢測需要從第一電極21和第二電極22分別進行,其中,從第一電極21和第二電極22的檢測可同時進行,也可分別進行。此外,可選地,還可以在第一電極21進行兩次充電,並從第一電極21進行兩次檢測,或者,從第二電極22進行兩次充電,在第二電極22進行兩次檢測。在從一個電極兩次充電時,分別將另一個電極接地或接高阻以改變另一個電極的狀態。例如當向感應單元的第一電極21分別兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電時,其中,兩次充電中的一次充電過程中將所述第二電極22接地,另一次充電過程中將所述第二電極22接為高阻;當向感應單元的第二電極22分別兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電時,兩次充電中的一次充電過程中將所述第一電極21接地,另一次充電過程中將所述第一電極21接為高阻。這樣即使是在第一電極21進行了兩次充電,由於第二電極22狀態的改變,也能夠在第一電極21進行兩次檢測,以獲得能夠反應第一電阻R1和第二電阻R2之間比例關係的第一檢測值和第二檢測值。
3、向感應單元的第一電極21和第二電極22施加電平信號以對自電容充電;接著控制第一電極21和/或第二電極22接地以對自電容放電;之後從第一電極21和/或第二電極22進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中,由於對自電容充電是從第一電極21和第二電極22進行的,因此放電或檢測就可從第一電極21和/或第二電極22進行。具體地,例如可同時向第一電極21和第二電極22施加電平信號以對自電容進行充電,或者也可不同時施加電平信號。在兩次放電時可均將第一電極21接地,或者均將第二電極22接地。
4、向感應單元的第一電極21或第二電極22施加電平信號以對自電容充電;接著分別控制第一電極21和第二電極22接地以對自電容放電;之後分別從第一電極21和/或第二電極22進行放電檢測以獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中,由於對自電容放電是從第一電極21和第二電極22進行的,因此充電或檢測就可從第一電極21和/或第二電極22進行。在該實施例中,兩次充電也可均從第一電極21進行,而將第二電極22分別接地或接為高阻。同樣地,兩次充電也可均從第二電極22進行,而將第一電極21分別接地或接為高阻。
5、向感應單元的第一電極21或第二電極22施加電平信號以對自電容充電;接著分別控制第一電極21或第二電極22接地以對自電容放電,之後分別從第一電極21和第二電極22進行放電檢測以獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中,由於對自電容檢測是從第一電極21和第二電極22進行的,因此充電或放電可從第一電極21和/或第二電極22進行。在該實施例中,兩次充電也可均從第一電極21進行,而將第二電極22分別接地或接為高阻。同樣地,兩次充電也可均從第二電極22進行,而將第一電極21分別接地或接為高阻。
或者,在上述實施例的基礎之上,還可以在充電時進行一次檢測以獲得第一充電檢測值,在放電時進行第二次檢測以獲得第二放電檢測值,再根據第一充電檢測值和第二放電檢測值獲得第一電阻R1和第二電阻R2之間的比例關係。
需要說明的是,在本發明的實施例中,上述第一電極21和第二電極22的功能相同,且二者可以互換,因此在上述實施例中,既可以從第一電極21檢測也可以從第二電極22檢測,只要能滿足在檢測時有電流經過第一電阻R1和第二電阻R2即可。
從上述描述中可以看出,對於本發明實施例的上述充電及檢測方式有很多種變化,但本發明的實施例在於根據第一電阻R1和第二電阻R2之間的關係,例如比例關係或者其他關係來確定觸摸點的位置。進一步地,第一電阻R1和第二電阻R2之間的關係需要通過自電容的充電和/或放電進行檢測。如果感應單元沒有被觸摸,則就不會與手產生自電容,因此檢測到自電容的資料會很小,不滿足觸摸的判斷條件,對於此,在本發明的實施例中會不斷掃描,等待手指300觸摸到感應單元之後才開始計算,在此不再贅述。
在本發明的實施例中,可以以掃描的方式依次向多個感應單元施加相應的電壓,同時在檢測時也可以以掃描的方式依次進行檢測。
另外還需要說明的是,上述檢測方式僅為本發明實施例的一些優選方式,本領域技術人員還可根據上述思想進行擴展、修改和變型。
第4圖為本發明實施例的觸控裝置的觸摸檢測方法流程圖,下面結合第3圖所示的原理圖一同進行說明。觸摸檢測方法包括以下步驟:
步驟S401,向感應單元的兩端施加電平信號,即向感應單元的第一電極21和/或第二電極22施加電平信號。在該實施例中,可向第一電極21和第二電極22施加相同的電平信號,也可施加不同的電平信號。在其他實施例中,也可僅從第一電極21或第二電極22進行充電兩次,或者第一次從第一電極21充電第二次從第二電極22充電,或者第一次從第二電極22充電第二次從第一電極21充電。
如果此時感應單元被手指或其他物體觸摸,則該感應單元將會產生自電容C1(參照第3圖),通過施加的電平信號就可對自電容進行充電。在本發明的實施例中,通過對自電容的充電,可以提高自電容的檢測精度。
需要說明的是,如果向感應單元的兩端同時施加電平信號的話,則需要相應的兩個電容檢測模組CTS同時從第一電極21和第二電極22進行檢測。而如果分別向感應單元的兩端施加的話,則僅需要一個電容檢測模組CTS即可。在本發明的一個實施例中,第一檢測值和第二檢測值可以為從第一電極21和/或第二電極22檢測到的電容電荷變化量ΔQ1和ΔQ2。通過ΔQ1與ΔQ2,即檢測到得自電容的電荷變化量,就可以算出電阻R1與R2的比例,從而可以算出觸摸點所在的橫坐標的位置,及自電容C1所在的位置。
步驟S402,從感應單元的兩端對感應單元進行檢測,以獲得第一檢測值和第二檢測值。在該實施例中,檢測可在充電時進行,也可在放電時進行。在上述例子中,第一檢測值和第二檢測值分別為ΔQ1和ΔQ2。以下以第一檢測值和第二檢測值為電荷變化量為例進行描述,但是能夠反應第一電阻R1和第二電阻R2關係的其他檢測值,例如電平信號、電流等也均可採用。在本發明的實施例中,從第一電極21和第二電極22進行的檢測可以同時進行,也可以分別進行。
在本發明的一個實施例中,如果檢測同時進行,則需要兩個電容檢測模組CTS同時對第一電極21和第二電極22進行檢測,因此所述控制晶片包括一個或兩個電容檢測模組CTS。
在本發明的另一個實施例中,也可採用一個電容檢測模組CTS進行檢測,參照步驟S401中,在通過第一電極21對自電容C1充滿之後,即該電容檢測模組CTS通過第一電極21對自電容C1進行檢測。接著再通過第二電極22對自電容C2充電,接著該電容檢測模組CTS再通過第二電極22對自電容C1進行檢測。
由於控制晶片掃描該感應單元時採用的相位和電平信號均一致,因此對於同一個自電容C1來說充電時的電荷就等於它們電阻的反比。假設,從感應單元的第一電極21和第二電極22對感應單元檢測獲得的電荷變化量分別是ΔQ1與ΔQ2。在本發明的實施例中,電容檢測模組CTS可為目前已知的電容檢測模組CTS。在本發明的一個實施例中,如果採用兩個電容檢測模組CTS的話,則由於兩個電容檢測模組CTS可共用多個器件,因此不會增大控制晶片的整體功耗。
步驟S403,根據第一檢測值和第二檢測值判斷該感應單元是否被觸摸。具體地,在本發明的一個實施例中,可通過判斷電荷變化量ΔQ1與ΔQ2是否大於閾值來確定是否被觸摸。當然,在本發明的其他實施例中,還可設置其他判斷方式,例如判斷電荷變化量ΔQ1與ΔQ2是否小於閾值,如果小於,則判斷感應單元被觸摸。同樣地,該閾值也需要根據觸摸檢測元件的大小和類型,感應單元的尺寸確定。
步驟S404,如果判斷該感應單元被觸摸,則此時進一步計算相應的感應單元中所述第一電極21和所述自電容間的第一電阻與所述第二電極22和所述自電容間的第二電阻之間的比例關係。並根據第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定觸摸物體(例如手指)的觸摸位置。在本發明的實施例中,第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係根據在對自電容充電/放電時,從第一電極21和/或第二電極22進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。同上,C1所在的感應單元上的座標即為ΔQ2/(ΔQ1+ΔQ2)。
在本發明的實施例中,如果感應單元的感應本體為大體U形或大體L形,則通過第一電阻和第二電阻之間的比值就可確定在感應本體上的觸摸位置,以下將結合具體的例子進行詳述。但在本發明的其他實施例中,如果感應本體為大體矩形,則步驟S404只能計算出在感應單元的感應本體上的第一方向上的觸摸位置,該第一方向可以是感應本體的長度方向(例如感應單元的水準方向)。
如果感應本體為矩形,則還需要確定在第二方向上的觸摸位置。在本發明的一個實施例中,第一方向為感應本體的長度方向,第二方向為垂直於第一方向的方向,感應本體水準設置或垂直設置。
具體地,可採用質心算法計算觸摸點在第二方向上的觸摸位置,以下對質心算法進行簡單介紹。
在滑條和觸摸板應用中,經常需要在具體感應單元的本質間距以上確定出手指(或其他電容性物體)的位置。手指在滑條或觸摸板上的接觸面積通常大於任何個感應單元。為了採用一個中心來計算觸摸後的位置,對這個陣列進行掃描以驗證所給定的感測器位置是有效的,對於一定數量的相鄰感應單元信號的要求是要大於預設觸摸閾值。在找到最為強烈的信號後,此信號和那些大於觸摸閾值的臨近信號均用於計算中心:
其中,NCent為中心處感應單元的標號,n為檢測到被觸摸的感應單元的個數,i為被觸摸感應單元的序號,其中i大於等於2。
例如,當手指觸摸在第一條通道,其電容變化量為y1,第二條通道上的電容變化量為y2和第三條通道上的電容變化量為y3時。其中第二通道y2電容變化量最大。Y座標就可以算是:
本發明第一方面的實施例根據上述思想提出了一種觸摸檢測元件。下面參考第6圖-第41圖描述根據本發明實施例的觸摸檢測元件100。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100包括:基板1和多個感應單元2。其中多個感應單元2設在基板1上且彼此不相交。在本發明的實施例中,優選地,不相交的感應單元2之間可以相互平行。可選地,不相交的感應單元2之間也可以部分地平行,但至少在基板1上感應單元2彼此不相交。但是在此需要說明的是,對於多個感應單元2來說,並不限於第5圖所示的結構,感應單元2還可採用其他的結構,例如感應單元2的一部分或全部具有一定的弧度等,這些均可應用在本發明中。
可選地,基板1為大體矩形。這裏“大體矩形”應理解為基板1的相對邊可以部絕對平行,例如可以成一個小的角度,並且基板1的每個邊可以不是絕對的直。每個感應單元2包括感應本體20以及分別與感應本體20相連的第一電極21和第二電極22。第一電極21和第二電極22分別與控制晶片200的對應的管腳相連。感應本體20具有多個鏤空部24,多個鏤空部24以預定規則排列以在感應本體20上限定出用於增大第一電極21和第二電極22之間的電阻R的電流通路部25,該電流通路部25用於電流的行走。優選地,鏤空部24沿感應本體20的厚度方向貫通,由於感應本體20的厚度比較小,鏤空部24貫通感應本體20便於製作和生產。
通過在感應本體20上設置鏤空部24,可使得整個感應本體20的電流通路部25的路徑更細或者更長,相當於R=P*L/h公式中的L增加或h減少,使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,從而得到檢測精度滿足要求的電阻的大小,進而提高了感應的線性度。其中,鏤空的圖案或線條的大小和疏密程度都會影響電阻R的大小。為了不影響自電容,鏤空的圖案或線條盡可能細,因為需要手指與感應本體接觸的相對面積變大來增大自電容,如果鏤空的圖案或線條太粗的話,會減小手指與感應本體的相對面積,從而影響手指觸摸的自電容變化量。
需要理解的是,在本發明的描述中,多個鏤空部24以預定規則排列應做廣義理解,即,多個鏤空部24在感應本體20上排列成預定形狀的陣列。例如,可選地,多個鏤空部24可沿感應本體20的長度彼此間隔開地設置成線性陣列;可選地,多個鏤空部24包括交替地設在感應本體的長度方向上的兩種形狀的鏤空部。具體地,感應本體20和鏤空部24將在下面的多個實施例中詳細描述。
在本發明的一個實施例中,感應本體20為大體矩形且具有第一端(即圖中矩形的左端)和第二端(即圖中矩形的右端),第一電極21與感應本體20的第一端相連且第二電極22與感應本體20的第二端相連。在該實施例中,由於矩形結構的圖形規則,因此在手指橫向或縱向移動時線性度好,此外,兩個矩形結構之間的間距可以相同,便於計算,從而提高計算速度。
在本發明的一個實施例中,優選地,鏤空部24均勻地間隔開排列,例如,當感應本體20為矩形時,鏤空部24沿感應本體20的長度方向均勻間隔開排列,也可以稱為:鏤空部24沿電流通路部25在感應本體20上延伸的方向均勻間隔開,由此可以增加線性度,便於計算,且計算速度和精度提高。
在本發明的另一個實施例中,感應本體20包括第一本體部201和第二本體部202,第一本體部201和第二本體部202可以均為矩形且稱預定夾角,例如第一本體部201和第二本體部202可以彼此正交以形成為大體L形(下面簡稱為L形感應本體),第一本體部201的第二端與第二本體部202的第一端相連,第一電極21與第一本體部201的第一端相連且第二電極22與第二本體部202的第二端相連。如上所述,第一本體部201和第二本體部202可以彼此正交。由此,使得感應單元設計更加規則,從而提高對觸摸檢測元件的覆蓋率,且也可以提高檢測的線性度。可選地,第一本體部201和第二本體部202的尺寸相同,從而能夠提高運算速度。
在本發明的再一個實施例中,感應本體20包括第一至第三本體部201、202、203。第一本體部201和第二本體部202分別連接在第三本體部203的兩端並且位於第三本體部203的同一側,第一本體部201和第二本體部202分別與第三本體部203成預定角度。優選地,第一至第三本體部201、202、203可以均為矩形,第一本體部201和第二本體部202分別與第三本體部203正交(下面簡稱為大體U形感應本體)。第一電極21與第一本體部201的第一端相連且第二電極22與第二本體部202的第二端相連。由此,使得感應單元設計更加規則,從而提高對觸摸檢測元件的覆蓋率,且可以提高檢測的線性度。可選地,第一本體部201和第二本體部202的尺寸相同,從而能夠提高運算速度。
下面首先參考第6圖-第17圖描述中根據本發明實施例的具有大體矩形的感應本體20的觸摸檢測元件100進行說明。
感應本體20具有第一端和第二端,第一電極21與感應本體20的第一端相連,第二電極22與感應本體20的第二端相連,電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間,以使得在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度,即增加電流的流動長度,從而增大感應本體20的電阻。例如感應本體20為矩形時,其長度方向即為第一端至第二端的方向,如第7圖-第10圖所示,第一電極21連接在感應本體20的第一端(即圖中矩形的左端),第二電極22連接在感應本體20的第二端(即圖中矩形的右端),其中電流流通方向在圖中如箭頭所示。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,由此提高了感應的線性度。
實施例一,
在本實施例中,多個鏤空部24分為沿延伸方向線性排列的第一組24a和第二組24b,第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b在延伸方向上交替佈置且在正交於延伸方向的方向上部分重疊,換言之,第一組中的鏤空部24a的每一個設置在第二組中的相鄰兩個鏤空部24b之間,第一組中的鏤空部24a在感應本體20的寬度方向上自感應本體20的上邊緣朝向感應本體20的下邊緣延伸,且第一組中的鏤空部24a與感應本體20的下邊緣間隔開,第二組中的鏤空部24b在感應本體20的寬度方向自感應本體20的下邊緣朝向感應本體20的上邊緣延伸,且第二組中的鏤空部24b與感應本體20的上邊緣間隔開,第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b的長度之和大於感應本體20的寬度且從感應本體20的長度方向看去部分重疊。
在本發明實施例的第一個示例中,每個鏤空部24可以均為矩形,如第6圖所示。也就是說,在這些示例中,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b分別為多個間隔開的矩形、在左右方向上交替佈置且在上下方向上部分重疊。所述上下方向即正交所述電流通路部的25的延伸方向。當然,本發明並不限於此,在其他示例中,每個鏤空部24還可為大體工字形或大體H形,圖未示出。
在本發明實施例的一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒T形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體T形。也就是說,如第7圖中所示,第一組中大體倒T形的鏤空部24a在左右方向上彼此間隔開,第二組中大體T形的鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開、與第一組中的鏤空部24a交替佈置且在上下方向上部分重疊。
可選地,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第7圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。當然,本發明並不限於此。可選地,第一組鏤空部24a的上端還可與感應本體20的下邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端相應地與感應本體20的上邊緣連接(圖未示出)。
在本發明實施例的另一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體L形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體倒L形,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b構成多對,每一對鏤空部24中的大體L形鏤空部24a與大體倒L形鏤空部24b彼此相對、在延伸方向上交叉設置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。也就是說,如第8圖所示,第一組中的大體L形的鏤空部24a在左右方向上彼此間隔開,第二組中的大體倒L形鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交叉佈置以形成多對彼此相對的鏤空部,且每對中的鏤空部24a和24b在上下方向上部分重疊。
這裏,可以理解的是,術語“交叉設置”是指每一對鏤空部中的大體L形鏤空部24a與大體倒L形鏤空部24b的第二支(即,第8圖中的水準支)在感應板體20的寬度方向(第8圖中的上下方向)上彼此間隔開且在正交於感應本體20的寬度方向的平面(第8圖中的水平面)上的投影部分重疊。“在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊”是指大體L形鏤空部24a與大體倒L形鏤空部24b的第一支(第8圖中的豎直支)在感應本體20的寬度方向上部分重疊。
可選地,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第8圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。當然,本發明並不限於此。可選地,第一組鏤空部24a的上端還可與感應本體20的下邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端相應地與感應本體20的上邊緣連接(圖未示出)。
在本發明實施例的一些示例中,第一組中的鏤空部24a為大體倒V形,第二組中的鏤空部24b為大體V形,第一組中的每一個鏤空部24a在延伸方向上橫跨第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的相鄰的兩個分支。也就是說,如第9圖中所示,第一組中的大體倒V形的鏤空部24a在左右方向上彼此間隔開,第二組中的大體V形的鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交替佈置以使得第一組中的鏤空部24a在左右方向上橫跨位於其下方的第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的兩個分支。
其中,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第9圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
在本發明實施例的一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒F形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體F形,且第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b構成多對,每一對鏤空部24中的大體F形鏤空部與大體倒F形鏤空部彼此相對、在延伸方向上交叉設置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。也就是說,如第10圖所示,第一組中的大體倒F形的鏤空部24a在左右方向上彼此間隔開,第二組中的大體F形鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交叉佈置以形成多對彼此相對的鏤空部,且每對中的鏤空部24a和24b在上下方向上部分重疊。
這裏,可以理解的是,術語“交叉設置”是指每一對鏤空部中的大體倒F形的鏤空部24a和大體F形的鏤空部24b的第二支(即,第10圖中的水準支)在感應本體20的寬度方向上交替且彼此間隔開,並且在正交於感應本體20的寬度方向(第10圖中的上下方向)的平面(第10圖中的水平面)上的投影彼此部分重疊。換言之,對於每一對鏤空部,鏤空部24a的每個短支部分插入到鏤空部24b的相鄰短支之間。可選地,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第10圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。當然,本發明並不限於此。可選地,第一組鏤空部24a的上端還可與感應本體20的下邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端相應地與感應本體20的上邊緣連接(圖未示出)。
實施例二,
在本實施例中,感應本體20具有第一端和第二端,第一電極21與感應本體20的第一端相連,第二電極22與感應本體20的第二端相連,電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度。
其中,電流通路部25延伸在第一端和第二端之間且在正交於其延伸方向的平面上的截面積小於感應本體20在平面上的截面積,換言之,電流通路部25在上下方向上的寬度h小於感應本體20的寬度。例如當感應本體20為矩形時,其長度方向即為第一端至第二端的方向,如第10圖-第14圖所示,第一電極21連接在感應本體20的第一端(即圖中矩形的左端),第二電極22連接在感應本體20的第二端(即圖中矩形的右端),其中電流流通方向在圖中如箭頭所示。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
在本發明實施例的一個示例中,電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊。可選地,如第11圖和第12圖所示,鏤空部24為大體T形或大體倒L形。當然本發明並不限於此,鏤空部24還可以為大體矩形、大體U形、大體H形或大體工字形等其他形狀(圖未示出)。可選地,電流通路部25鄰近感應本體20的上邊且沿左右方向延伸,電流流向如第11圖和第12圖中箭頭方向所示。當然,電流通路部25也可以鄰近感應本體20的下邊且沿左右方向延伸(圖未示出)。
在本發明實施例的另一個示例中,電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的中心線。其中,多個鏤空部24分為沿延伸方向線性排列的第一組和第二組,第一組鏤空部24a與第二組鏤空部24b構成多對,每一對中的第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b在正交於延伸方向的方向上彼此相對,電流通路部25限定在第一鏤空部24a和第二組鏤空部24b之間。
具體地,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第13和14圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25在上下方向上的寬度減小,即減小了R=P*L/h公式中的h,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
可選地,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒T形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體T形,如第13圖所示,例如,大體倒T形的鏤空部24a包括大致水準的第一臂和大致豎直的第二臂,本領域內的普通技術人員可以理解,第一臂還可與水準方向偏離預定角度且第二臂可與豎直方向偏離預定角度(圖未示出)。
可選地,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體L形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體倒L形,如第14圖所示。例如,大體L形的鏤空部24a包括大致水準的第一臂和大致豎直的第二臂,本領域內的普通技術人員可以理解,第一臂也可與水準方向偏離預定角度且第二臂可與豎直方向偏離預定角度(圖未示出)。
當然,本發明並不限於此。本發明的一些示例中,彼此相對的第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b還可以為其他形狀,只要能滿足在上下方向上將電流通路部25的寬度減小即可,例如大體矩形、大體U形(例如封閉端為平直線的U形、或封閉端為弧形的U形),還例如為H形或工字形,其中H形或工字形鏤空部包括大致平行的第一臂和第二臂以及連接在第一臂和第二臂之間的第三臂,還可例如為其他形狀(圖未示出)。
實施例三,
在本實施例中,電流通路部25為兩個,其中一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊,另一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的另一個側邊。由此使得電流通路部25的總長度即電流的流動路徑的長度增加且寬度減小。例如當感應本體20為矩形時,如第15-17圖所示,其中一個電流通路部25鄰近感應本體20的上邊且沿左右方向延伸,而另一個電流通路部25鄰近感應本體20的下邊且沿左右方向延伸。
可選地,多個鏤空部24沿延伸方向線性排列,每個鏤空部24為大體X形,如第15圖所示。當然,本發明並不限於此。本發明的一些示例中,沿延伸方向線性排列的多個鏤空部24還可以為其他形狀,例如大體矩形、大體U形(圖未示出)、大體H形(如第17圖所示)或大體工字形(如第16圖所示)等其他形狀,或可以為以上各個形狀的組合,只要能滿足在感應本體20上形成上下兩個電流通路部即可。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
根據本發明上述實施例的觸摸檢測元件100,可採用平行的矩形感應本體20可以降低裝置的結構複雜度,從而可以在保證檢測精度的基礎上降低製造成本。
下面參考第18圖-第29圖描述具有L形感應本體20的根據本發明多個實施例的觸摸檢測元件100。
L形感應本體20具有第一端(如第18-29圖中L形的上端)和第二端(如第18-29圖中L形的下端),其長度方向為從第一端到第二端,第一電極21與感應本體20的第一端相連,第二電極22與感應本體20的第二端相連,電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向(即L形感應本體的長度方向)上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度,電流流通方向在第18-29圖中如箭頭所示。根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置L形感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,由此提高了感應的線性度。
為了清楚起見,在下面的描述中,以L形感應本體20的第一本體部201水準延伸而第二本體部202豎直延伸為例進行說明,也就是說,第一本體部201的延伸方向為第18-29圖中的左右方向,而與延伸方向正交的方向為圖中的上下方向;第二本體部202的延伸方向為第18-29圖中的上下方向,而與延伸方向正交的方向為圖中的左右方向。
實施例四,
在本實施例中,多個鏤空部24分為沿延伸方向線性排列的第一組24a和第二組24b,第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b在延伸方向上交替佈置且在正交於延伸方向的方向上部分重疊。
在本發明實施例的第一個示例中,每個鏤空部24均為矩形,如第18圖所示。也就是說,在這些示例中,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b為分別為多個間隔開的矩形且在L形感應本體的長度方向上交替佈置、且在與長度方向垂直的方向上部分重疊,換言之,在第一本體部201上,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b在左右方向上交替佈置且在上下方向上部分重疊,在第二本體部202上,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b在上下方向上交替佈置且在左右方向上部分重疊。當然,本發明並不限於此,在其他示例中,每個鏤空部24還可為大體工字形或大體H形,圖未示出。
在本發明實施例的一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒T形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體T形。也就是說,如第19圖中所示,第一組中的大體倒T形的鏤空部24a在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開,第二組中的大體T形的鏤空部24b在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交替佈置且在與長度方向垂直的方向上部分重疊。換言之,在第一本體部201上,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b在左右方向上交替佈置且在上下方向上部分重疊,此時,第一組鏤空部24a的上端與第一本體部201的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與第一本體部201的下邊緣連接。在第二本體部202上,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b在上下方向上交替佈置且在左右方向上部分重疊。此時,第一組鏤空部24a的右端與第一本體部201的右邊緣連接,且第二組鏤空部24b的左端與第一本體部201的左邊緣連接。
由此,當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
在本發明實施例的另一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體L形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體倒L形,第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b構成多對,每一對鏤空部24中的大體L形鏤空部24a與大體倒L形鏤空部24b彼此相對、在延伸方向上交叉設置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。也就是說,如第20圖所示,第一組中的大體L形的鏤空部24a在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開,第二組中的大體倒L形鏤空部24b在長度方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交叉佈置以形成多對彼此相對的鏤空部,且每對中的鏤空部24a和24b在與長度方向垂直的方向上部分重疊。換言之,在第一本體部201上,每對中的鏤空部24a和24b在左右方向上交叉設置且在上下方向上部分重疊,此時,第一組鏤空部24a的上端與第一本體部201的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與第一本體部201的下邊緣連接。而在第二本體部202上,每對中的鏤空部24a和24b在上下方向上交叉設置且在左右方向上部分重疊。此時,第一組鏤空部24a的右端與第一本體部201的右邊緣連接,且第二組鏤空部24b的左端與第一本體部201的左邊緣連接。
這裏,可以理解的是,術語“部分重疊”是指:在第一本體部201中,每對中的鏤空部24a和24b的第一支(第20圖中的豎直支)在左右方向上間隔開且它們在正交於左右方向的平面(第20圖中的豎直平面)上的投影部分重疊;在第二本體部202中,每對中的鏤空部24a和24b的第一支(第20圖中的豎直支)在上下方向上間隔開且它們在正交於上下方向的平面(第20圖中的水平面)上的投影部分重疊。
此外,可以理解的是,術語“交叉設置”是指:在第一本體部201中,每對中的鏤空部24a和24b的第二支(第20圖中的水準支)在上下方向上間隔開且在正交於上下方向的平面(第20圖中的水平面)上的投影部分重疊;在第二本體部202中,每對中的鏤空部24a和24b的第二支(第20圖中的豎直支)在左右方向上間隔開且它們在正交於左右方向的平面(第20圖中的豎直平面)上的投影部分重疊。由此,當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第20圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
在本發明實施例的另一些示例中,第一組中的鏤空部24a為大體倒V形,第二組中的鏤空部24b為大體V形,第一組中的每一個鏤空部24a在延伸方向上橫跨第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的相鄰的兩個分支。也就是說,如第21圖中所示,在第一本體部201上,第一組中的大體倒V形的鏤空部24a在左右彼此間隔開,第二組中的大體V形的鏤空部24b在左右方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交替佈置以使得第一組中的鏤空部24a在左右方向上橫跨位於其下方的第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的兩個分支。在第二本體部202上,第一組中的大體倒V形的鏤空部24a在上下彼此間隔開,第二組中的大體V形的鏤空部24b在上下方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交替佈置以使得第一組中的鏤空部24a在上下方向上橫跨位於其左側的第二組中的相鄰兩個鏤空部24b的兩個分支。
由此,當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第21圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
在本發明實施例的另外一些示例中,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒F形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體F形,且第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b構成多對,每一對鏤空部24中的大體F形鏤空部24b與大體倒F形鏤空部24a在延伸方向上交叉設置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。也就是說,如第22圖所示,第一組中的大體倒F形的鏤空部24a在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開,第二組中的大體F形鏤空部24b在L形感應本體的長度方向上彼此間隔開且與第一組中的鏤空部24a交叉佈置以形成多對彼此相對的鏤空部,且每對中的鏤空部24a和24b在與長度方向垂直的方向上部分重疊。換言之,在第一本體部201上,每對中的鏤空部24a和24b在左右方向上交叉設置且在上下方向上部分重疊,此時,第一組鏤空部24a的上端與第一本體部201的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與第一本體部201的下邊緣連接。而在第二本體部202上,每對中的鏤空部24a和24b在上下方向上交叉設置且在左右方向上部分重疊。此時,第一組鏤空部24a的右端與第一本體部201的右邊緣連接,且第二組鏤空部24b的左端與第一本體部201的左邊緣連接。
在本實施例中,術語“部分重疊”是指:在第一本體部201中,每對中的鏤空部24a和24b的第一支(第22圖中的豎直支)在左右方向上間隔開且它們在正交於左右方向的平面(第22圖中的豎直平面)上的投影部分重疊;在第二本體部202中,每對中的鏤空部24a和24b的第一支(第22圖中的豎直支)在上下方向上間隔開且它們在正交於上下方向的平面(第22圖中的水平面)上的投影部分重疊。
在本實施例中,術語“交叉設置”是指:在第一本體部201中,每對中的鏤空部24a和24b的第二支(第22圖中的水準支)在上下方向上間隔開且在正交於上下方向的平面(第22圖中的水平面)上的投影部分重疊;在第二本體部202中,每對中的鏤空部24a和24b的第二支(第22圖中的豎直支)在左右方向上間隔開且它們在正交於左右方向的平面(第22圖中的豎直平面)上的投影部分重疊。換言之,對於每對中的鏤空部24a和24b,鏤空部24a的每個短支部分插入到鏤空部24b的相鄰短支之間。
由此,當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第22圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25的路徑更長,從而增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
實施例五,
在本實施例中,感應本體20具有第一端和第二端,第一電極21與感應本體20的第一端相連,第二電極22與感應本體20的第二端相連,電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度。其中,電流通路部25延伸在第一端和第二端之間且在正交於其延伸方向的平面上的截面積小於感應本體20在平面上的截面積,換言之,在第一本體部201上,電流通路部25在上下方向上的寬度h小於感應本體20的寬度。而在第二本體部202上,電流通路部25在左右方向上的寬度h小於感應本體20的寬度
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過在感應本體20上設置鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
在本發明實施例的一個示例中,電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊。可選地,如第23圖和第24圖所示,鏤空部24為大體T形或倒L形。當然本發明並不限於此,鏤空部24還可以為矩形、大體U形、H形或工字形等其他形狀(圖未示出)。可選地,在第一本體部201上,電流通路部25鄰近感應本體20的上邊且沿左右方向延伸,在第二本體部202上,電流通路部25鄰近感應本體20的右邊且沿上下方向延伸,電流流向如第23圖和第24圖中箭頭方向所示。當然,本發明並不限於此,在另一個示例中,在第一本體部201上,電流通路部25也可以鄰近感應本體20的下邊且沿左右方向延伸,在第二本體部202上,電流通路部25鄰近感應本體20的左邊且沿上下方向延伸,圖未示出。
在本發明實施例的另一個示例中,電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的中心線。其中,多個鏤空部24分為沿延伸方向線性排列的第一組和第二組,第一組鏤空部24a與第二組鏤空部24b構成多對,每一對中的第一組中的鏤空部24a與第二組中的鏤空部24b在正交於延伸方向的方向上彼此相對,電流通路部25限定在第一鏤空部24a和第二組鏤空部24b之間。
具體地,在第一本體部201上,第一組鏤空部24a的上端與感應本體20的上邊緣連接,且第二組鏤空部24b的下端與感應本體20的下邊緣連接,在第二本體部202上,第一組鏤空部24a的右端與第二本體部202的右邊緣連接,且第二組鏤空部24b的左端與第二本體部202的左邊緣連接,此時當控制晶片200向第一電極21和/或第二電極22施加電平信號而產生的電流方向如第25和26圖中的箭頭所示,電流沿曲線流動,使得電流通路部25在上下方向上的寬度減小,即減小了R=P*L/h公式中的h,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大。
可選地,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體倒T形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體T形,如第25圖所示。可選地,第一組鏤空部24a中的每一個均為大體L形,且第二組鏤空部24b中的每一個均為大體倒L形,如第26圖所示。當然,本發明並不限於此。本發明的一些示例中,彼此相對的第一組鏤空部24a和第二組鏤空部24b還可以為其他形狀,例如矩形、大體U形、H形或工字形等其他形狀(圖未示出),只要能滿足在上下方向上將電流通路部25的寬度減小即可。
實施例六,
在本實施例中,電流通路部25為兩個,其中一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊,另一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的另一個側邊。第27-29圖所示,在第一本體部201上,其中一個電流通路部25鄰近第一本體部201的上邊且沿左右方向延伸,而另一個電流通路部25鄰近第一本體部201的左邊且沿左右方向延伸。在第二本體部202上,一個電流通路部25鄰近第二本體部202的右邊且沿上下方向延伸,而另一個電流通路部25鄰近第二本體部202的左邊且沿上下方向延伸。
可選地,多個鏤空部24沿延伸方向線性排列,每個鏤空部24為大體X形,如第15圖所示。當然,本發明並不限於此。本發明的一些示例中,沿延伸方向線性排列的多個鏤空部24還可以為其他形狀,例如矩形、大體U形(圖未示出)、H形(如第28圖所示)或工字形(如第29圖所示)等其他形狀,還例如可以為以上各個形狀的組合,只要能滿足在感應本體20上形成兩個電流通路部即可。
根據本發明實施例的觸摸檢測元件100,通過設置L形感應本體20上的鏤空部24,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
本發明實施例中的觸摸檢測元件100中採用L形感應本體20,可以有效地減少雜訊,提高感應的線性度。不僅結構簡單,便於製作且降低了生產成本。
上面參考第6圖-第29圖對具有矩形和L形感應本體20的觸摸檢測元件100為例進行了說明,然而,本領域的普通技術人員在閱讀了上述技術方案之後、顯然可以理解將該方案應用到其他形狀例如大體U形的感應本體20的技術方案中,因此在此對具有大體U形感應本體20的觸摸檢測元件100不再詳細描述。
需要說明的是,參考第30圖-第41圖,大體U形的感應本體20包括第一至第三本體部201、202、203。第一至第三本體部201、202、203可以均為矩形。為了顯示清楚,以大體U形感應本體20的第一本體部201、第二本體部202豎直延伸且第三本體部203水準延伸而為例進行說明,也就是說,第一本體部201、第二本體部202的延伸方向為第30-41圖中的上下方向,而與延伸方向正交的方向為圖中的左右方向。第三本體部203的延伸方向為第30-41圖中的左右方向,而與延伸方向正交的方向為圖中的上下方向。
其中第30-34圖中示出的是電流通路部25以曲線方式延伸在大體U形的感應本體20的第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度。由此增加了R=P*L/h公式中的L,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,由此提高了感應的線性度。
第35-38圖示出的是電流通路部25以曲線方式延伸在第一和第二端之間以便在電流通路部25的延伸方向上電流通路部25的長度L大於感應本體20的長度,且電流通路部25延伸在第一端和第二端之間且在正交於其延伸方向的平面上的截面積小於感應本體20在平面上的截面積,使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小。由此在R=P*L/h公式中增加了L且減小了h,進而使得第一電極21和第二電極22之間的電阻R變大,由此提高了感應的線性度。
第39圖-第41圖示出的是電流通路部25為兩個,其中一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的一個側邊,另一個電流通路部25鄰近感應本體20的沿延伸方向延伸的另一個側邊。由此使得電流通路部25的路徑更長且寬度減小,也就是在R=P*L/h公式中增加了長度L同時減小了寬度h,從而增加了第一電極21和第二電極22之間的電阻R,由此提高了感應的線性度。
本發明實施例中的觸摸檢測元件100中採用大體U形感應本體20,不僅結構簡單,便於製作,所有引線都在同一邊,設計方便,減少銀漿成本且可減少生產成本。
在本發明的一些實施例中,觸摸檢測元件100內可包括多個L形感應單元或大體U形感應單元2,即包括多個L形感應本體或大體U形感應門體20,如第42圖和第43圖所示,每個感應門體20的長度不同,多個感應門體20之間依次嵌套。在本發明的實施例中,所謂依次嵌套是指外圍繞的感應本體相應地包圍內側的感應本體,這樣能夠在保證精度的同時達到較大的覆蓋率,並且降低運算的複雜度,提高觸摸檢測元件的回應速度。當然本領域技術人員還可根據第42圖和第43圖的思想採用其他依次嵌套的方式排列感應本體。
可選地,相鄰兩個感應單元2之間的間距相等,這樣就可以通過多個感應單元2對觸摸檢測元件的兩邊的均勻劃分,從而提高運算速度,提高計算速度,如第42圖所示。
當然在本發明的另一個實施例中,相鄰兩個感應單元2之間的間距也可以不等,如第43圖所示,例如由於用戶往往觸摸在觸摸檢測元件100的中心部位,因此可以將觸摸檢測元件100中心部位的感應單元2之間的間距減小,從而提高中心部位的檢測精度。
需要說明的是,上述L形感應本體或大體U形感應門體20為本發明較優的實施例,其能夠獲得較大的覆蓋率,但是本發明的其他實施例可對第42圖和第43圖進行一些等同的變化,例如大體U形感應門體20中的第一本體部201和第二本體部202可以是不平行的。
本發明實施例的觸摸檢測元件100中的感應單元2採用雙端檢測,即感應單元2的兩端均具有電極,且每個電極均與控制晶片200的對應管腳相連,在進行觸摸檢測時通過感應單元2自身即可實現對觸摸點的定位。
有利地,本發明的實施例通過計算第一電阻R1和第二電阻R2之間比例實現觸摸位置的確定,因此相對於目前的菱形或三角形設計來說,由於在確定觸摸位置時,無需計算自電容的大小,且自電容的大小不會影響觸摸位置的精度,對自電容檢測精度的依賴降低,從而提高了測量精度,改善了線性度。此外,由於本發明實施例的第一至第三本體部中任意一個均可為形狀規則的矩形,因此相對於目前的菱形或三角形等不規則的形狀來說,也可以進一步地提高線性度。
本領域技術人員可以理解,對於感應單元2來說,只要感應本體20的長度滿足觸摸檢測元件要求,且兩端電極分別與控制晶片200的不同的管腳相連以能夠對感應單元進行充電和放電即可,因此可以看出本發明並不限制感應單元的具體結構。感應單元可以有多種結構,本領域技術人員可在本發明上述思想的基礎上對感應單元進行變化或者改進,但是只要未脫離本發明的上述思想這些結構就應包含在本發明的範圍之內。
第44圖為本發明實施例的觸摸檢測元件100中大體U形感應單元被觸摸時的示意圖。從第44圖可知,第一電極為21,第二電極為22,觸摸位置A接近於第二電極22,假設感應單元2的長度為10個單位長度,且將感應單元2均勻地分為10份,其中,感應單元2的第三本體部203的長度為4個單位長度,第一本體部201和第二本體部202的長度為3個單位長度。經過檢測,獲知第一電阻和第二電阻之比為4:1,即第一電極21至觸摸位置的長度(由第一電阻R1體現)為全部感應單元長度的80%。換句話說,觸摸點位於距離第一電極21處8個單位長度的位置,獲知,觸摸點位於距離第二電極22處2個單位長度的位置。當手指移動時,觸摸位置會相應移動,因此通過觸摸位置的變換就可判斷手指相應的移動軌跡,從而判斷用戶的輸入指令。
從第44圖的以上例子可以看出,根據本發明實施例的觸摸檢測元件的計算方式非常簡單,因此能夠極大地提高觸摸檢測元件100檢測的反應速度。
第45圖為本發明實施例的觸摸檢測元件100中L形感應單元被觸摸時的示意圖。從第45圖可知,第一電極為21,第二電極為22,觸摸位置A接近於第二電極22,假設感應本體20的長度為10個單位長度,且將感應本體均勻地分為10份,其中,第一本體部201的長度為5個單位長度,第二本體部202的長度為5個單位長度。經過檢測,獲知第一電阻R1和第二電阻R2之比為9:1,即第一電極21至觸摸位置的長度(由第一電阻R1體現)為全部感應單元長度的90%。換句話說,觸摸點位於距離第一電極21處9個單位長度的位置,獲知,觸摸點位於距離第二電極22處1個單位長度的位置。
從第45圖中可以看出,根據本發明實施例的觸摸檢測元件的計算方式非常簡單,因此能夠極大地提高觸摸檢測元件檢測的反應速度。
綜上所述,根據本發明實施例的觸控裝置,通過對感應單元2兩端的電極21、22施加電平信號,如果該感應單元2被觸碰,則該感應單元2會形成自電容,因此通過施加的電平信號可對該自電容進行充電,並根據第一電阻R1和第二電阻R2之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置。例如在本發明的一個實施例中,第一電阻和第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時,從所述第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。因此從第一電極和/或第二電極檢測該自電容充電/放電時產生的第一檢測值和第二檢測值。這樣,通過第一檢測值和第二檢測值就能夠反應觸摸點位於該感應單元的位置,從而進一步確定觸摸點在觸摸檢測元件的位置。
根據本發明實施例的可攜式電子設備可以包括參考上述實施例描述的觸摸檢測元件100。根據本發明實施例的可攜式電子設備可以包括參考上述實施例描述的的觸控裝置。根據本發明實施例的可攜式電子設備的其他構成例如框架結構和控制組成等以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的,這裏不再詳細描述。
在本說明書的描述中,參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中,對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例,本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型,本發明的範圍由申請專利範圍及其等同物限定。
1、300’...基板
2...感應單元
20...感應本體
21...第一電極
22...第二電極
24...鏤空部
24a...第一鏤空部
24b...第二鏤空部
25...電流通路部
100...觸摸檢測元件
100’、200’...菱形結構感應單元
200...控制晶片
201...第一本體部
202...第二本體部
203...第三本體部
300...手指
400’...三角形感應單元
500’...電極
R1...第一電阻
R2...第二電阻
C1...電容
CTS...電容檢測模組
A...觸摸位置
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:
第1圖為一種傳統自電容式觸摸檢測元件的結構圖;
第2a圖為另一種傳統自電容式觸摸檢測元件的結構圖;
第2b圖為第2a圖所示另一種傳統自電容式觸摸檢測元件的檢測原理圖;
第3圖為本發明實施例的觸控裝置的檢測原理示意圖;
第4圖為本發明實施例的觸控裝置的觸摸檢測方法流程圖;
第5圖為本發明一個實施例的觸控裝置的示意圖,其中感應本體為矩形;
第6圖-第17圖是根據本發明一個實施例的觸摸檢測元件的不同示例的示意圖,其中感應本體為矩形;
第18圖-第29圖是根據本發明另一個實施例的觸摸檢測元件的不同示例的示意圖,其中感應本體為大體L形;
第30圖-第41圖是根據本發明再一個實施例的觸摸檢測元件的不同示例的示意圖,其中感應本體為大體U形;
第42圖是根據本發明又一個實施例的觸摸檢測元件的示意圖;
第43圖是根據本發明另外一個實施例的觸摸檢測元件的示意圖;
第44圖為根據本發明一個實施例的觸摸檢測元件的感應單元被觸摸時的示意圖,其中感應本體為大體U形;以及
第45圖為根據本發明一個實施例的觸摸檢測元件的感應單元被觸摸時的示意圖,其中感應本體為大體L形。
第1圖為一種傳統自電容式觸摸檢測元件的結構圖;
第2a圖為另一種傳統自電容式觸摸檢測元件的結構圖;
第2b圖為第2a圖所示另一種傳統自電容式觸摸檢測元件的檢測原理圖;
第3圖為本發明實施例的觸控裝置的檢測原理示意圖;
第4圖為本發明實施例的觸控裝置的觸摸檢測方法流程圖;
第5圖為本發明一個實施例的觸控裝置的示意圖,其中感應本體為矩形;
第6圖-第17圖是根據本發明一個實施例的觸摸檢測元件的不同示例的示意圖,其中感應本體為矩形;
第18圖-第29圖是根據本發明另一個實施例的觸摸檢測元件的不同示例的示意圖,其中感應本體為大體L形;
第30圖-第41圖是根據本發明再一個實施例的觸摸檢測元件的不同示例的示意圖,其中感應本體為大體U形;
第42圖是根據本發明又一個實施例的觸摸檢測元件的示意圖;
第43圖是根據本發明另外一個實施例的觸摸檢測元件的示意圖;
第44圖為根據本發明一個實施例的觸摸檢測元件的感應單元被觸摸時的示意圖,其中感應本體為大體U形;以及
第45圖為根據本發明一個實施例的觸摸檢測元件的感應單元被觸摸時的示意圖,其中感應本體為大體L形。
1...基板
2...感應單元
21...第一電極
22...第二電極
24...鏤空部
24a...第一鏤空部
24b...第二鏤空部
25...電流通路部
Claims (15)
- 一種觸摸檢測元件,其特徵在於,包括:
基板;和
多個感應單元,所述多個感應單元設在所述基板之上且彼此不相交,每個所述感應單元包括感應本體以及第一電極和第二電極,所述感應本體為矩形,所述感應本體具有多個鏤空部,所述多個鏤空部以預定規則排列以在所述感應本體上限定出用於增大所述第一和第二電極之間的電阻的電流通路部,所述電流通路部以曲線方式延伸在所述感應本體的第一端和第二端之間以便在所述電流通路部在其延伸方向上的長度大於所述感應本體的長度。 - 如申請專利範圍第1項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,所述多個鏤空部分為沿所述延伸方向線性排列的第一組和第二組,所述第一組中的鏤空部與所述第二組中的鏤空部一一對應、在所述延伸方向上交替佈置且在正交於所述延伸方向的方向上部分重疊。
- 如申請專利範圍第2項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,每個所述鏤空部均為矩形、工字形或H形。
- 如申請專利範圍第2項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,所述第一組鏤空部中的每一個均為倒T形,且所述第二組鏤空部中的每一個均為T形。
- 如申請專利範圍第2項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,所述第一組鏤空部中的每一個均為L形,且所述第二組鏤空部中的每一個均為倒L形,所述第一組鏤空部和第二組鏤空部構成多對,每一對鏤空部中的L形鏤空部與倒L形鏤空部彼此相對且在所述延伸方向上交叉設置。
- 如申請專利範圍第2項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,所述第一組中的鏤空部為倒V形,所述第二組中的鏤空部為V形,所述第一組鏤空部中的每一個鏤空部在所述延伸方向上橫跨所述第二組中的相鄰兩個鏤空部的相鄰的兩個分支。
- 如申請專利範圍第2項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,所述第一組鏤空部中的每一個均為倒F形,且所述第二組鏤空部中的每一個均為F形,且所述第一組鏤空部和第二組鏤空部構成多對,每一對鏤空部中的F形鏤空部與倒F形鏤空部彼此相對且在所述延伸方向上交叉設置。
- 如申請專利範圍第1項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,所述鏤空部沿所述感應本體的厚度方向貫通。
- 如申請專利範圍第1項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,所述鏤空部均勻地間隔開排列。
- 如申請專利範圍第1項所述的觸摸檢測元件,其特徵在於,所述基板為矩形。
- 一種觸控裝置,其特徵在於,包括:
觸摸檢測元件,所述觸摸檢測元件為如申請專利範圍第1-10項中任一項所述的觸摸檢測元件;和
控制晶片,所述控制晶片與所述第一電極和第二電極相連,所述控制晶片配置為用於向所述第一電極和/或第二電極施加電平信號以產生在所述第一和第二電極之間通過所述電流通路部流動的電流,用於通過所述電流向所述感應本體在被觸摸時產生的自電容充電,用於在檢測到至少一個所述感應單元的感應本體被觸摸時,計算所述至少一個感應單元的所述第一電極和所述自電容之間的第一電阻與所述至少一個感應單元的所述第二電極和所述自電容之間的第二電阻之間的比例關係,且用於根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定所述至少一個所述感應單元的感應本體被觸摸的觸摸位置。 - 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置,其特徵在於,所述第一電阻與所述第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時,從所述第一電極和/或第二電極檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。
- 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置,其特徵在於,所述控制晶片包括一個或兩個電容檢測模組CTS。
- 一種可攜式電子設備,其特徵在於,包括如申請專利範圍第1-10項任一項所述的觸摸檢測元件。
- 一種可攜式電子設備,其特徵在於,包括如申請專利範圍第11-13項任一項所述的觸控裝置。
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