TW202105144A

TW202105144A - 觸控系統

Info

Publication number: TW202105144A
Application number: TW108127052A
Authority: TW
Inventors: 諸葛慧; 鄭勝文
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-02-01
Also published as: TWI779225B; CN111338509A; CN111338509B

Abstract

觸控系統包含觸控面板以及感測電路。觸控面板包含第一觸控電極與第二觸控電極，第一觸控電極與第二觸控電極相鄰而形成感應單元，感應單元包含第一區域以及第二區域。第一區域用以響應於物件的複數個接觸點產生具有第一電位的觸控訊號；第二區域用以響應於該些接觸點產生具有第二電位的觸控訊號，其中第一電位不同於第二電位。感測電路用以接收觸控訊號，並根據具有第一電位的觸控訊號辨識物件。

Description

觸控系統

本揭示內容是關於一種觸控系統，且特別是關於一種辨識物件的觸控系統。

在現有技術中，影像擷取元件(例如為相機)被使用來辨識物件。然而，由於使用相機擷取物件的辨識系統成本過高且較為複雜，整體系統的體積也將大幅增加。此外，因為物件的移動或旋轉，辨識系統也可能會產生誤判，造成辨識的解析度降低。

為了解決上述問題，本揭示內容的一實施例中，一種觸控系統包含觸控面板以及感測電路。觸控面板包含第一觸控電極與第二觸控電極，第一觸控電極與第二觸控電極相鄰而形成感應單元，感應單元包含第一區域以及第二區域。第一區域用以響應於物件的複數個接觸點產生具有第一電位的觸控訊號。第二區域用以響應於該些接觸點產生具有第二電位的觸控訊號，其中第一電位不同於第二電位。感測電路用以接收觸控訊號，並根據具有第一電位的觸控訊號辨識物件。

綜上所述，本案一些實施例所提供的觸控系統可降低使用相機擷取物件的辨識成本，辨識系統的體積也將降低，並且實施了觸控面板不同感應區的應用與預定資料庫的配合，以提升辨識解析度與減少誤判產生。

100‧‧‧觸控系統

110‧‧‧物件

120‧‧‧觸控面板

130‧‧‧感測電路

140‧‧‧記憶體

150‧‧‧顯示器

202‧‧‧感應單元

204‧‧‧橋接

205‧‧‧玻璃

220‧‧‧第一區域

230‧‧‧第二區域

S310、S320、S330、S340、S350、S360‧‧‧操作

CMD1‧‧‧觸控訊號

CMD2‧‧‧參考訊號

CMD3‧‧‧控制訊號

TH‧‧‧門檻值

Tx‧‧‧第一觸控電極

Rx‧‧‧第二觸控電極

dummy‧‧‧虛設區塊

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

A-A’‧‧‧線段

REF‧‧‧參考電位

TP‧‧‧傳遞路徑

V1‧‧‧第一電位

B-B’‧‧‧線段

V2‧‧‧第二電位

本案之圖式說明如下：第1圖為根據本案之一些實施例所繪示的一種觸控系統的示意圖；第2A圖為根據本案之一些實施例所繪示的觸控面板的示意圖；第2B圖為根據本案之一些實施例所繪示的第2A圖中單一感應單元的示意圖；第2C圖為根據本案之一些實施例所繪示的沿著第2B圖的線段A-A’的剖面圖與觸控操作的示意圖；第2D圖為根據本案之一些實施例所繪示的沿著第2B圖的線段B-B’的剖面圖與觸控操作的示意圖；第2E圖為根據本案一些實施例所繪製的第2B圖中的感應單元的觸控感應強度的量測示意圖；第3圖為根據本案之一些實施例所繪示的控制方法的流程圖；第4A圖為根據本案另一些實施例所繪示的虛設區塊的示意圖；第4B圖為根據本案另一些實施例所繪示的虛設區塊的示意圖；以及第4C圖為根據本案另一些實施例所繪示的虛設區塊的示意圖。

在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層與/或區塊是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層與/或區塊不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層與/或區塊。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層與/或區塊也可被稱為第二元件、組件、區域、層與/或區塊，而不脫離本案的本意。

於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。

除非另有定義，本文所使用的所有詞彙(包括技術和科學術語)具有其通常的意涵，其意涵係能夠被熟悉此領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中應被解讀為與本案相關領域一致的意涵。除非有特別明確定義，這些詞彙將不被解釋為理想化的或過於正式的意涵。

本文使用的”約”、”近似”、或”實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，”約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30%、±20%、±10%、±5%內。再者，本文使用的“約”、”近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

當一元件被稱為『連接』或『耦接』至另一元件時，它可以為直接連接或耦接至另一元件，又或是其中有一額外元件存在。相對的，當一元件被稱為『直接連接』或『直接耦接』至另一元件時，其中是沒有額外元件存在。

以下將以圖式揭露本案之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本案。也就是說，在本案部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

參照第1圖，第1圖為根據本案之一些實施例所繪示的一種觸控系統100的示意圖。觸控系統100包含觸控面板120、感測電路130、記憶體140以及顯示器150。當物件110接觸觸控面板120，觸控面板120將產生一或多個觸控訊號CMD1至感測電路130。感測電路130根據一或多個觸控訊號CMD1至記憶體140內的預定資料庫進行比對與搜尋，以辨識物件110。當辨識完成後，感測電路130輸出控制訊號CMD3至顯示器150。顯示器150根據此控制訊號CMD3輸出關聯於物件110的顯示畫面。

舉例而言，在一些應用中，物件110可為象棋。象棋之下表面上預先設置有複數個接觸點(例如為凸點)。依據棋子不同，多個接觸點的排列方式也會不同。如此，當物件110接觸觸控面板120時，觸控面板120將輸出不同的觸控訊號CMD1至感測電路130。感測電路130可依據所接收到的觸控訊號CMD1至記憶體140的預定資料庫進行查找，以辨識出物件110為何種棋子。於一些實施例中，記憶體140可預先儲存有記載關於物件110的種類、對應接觸點的排列方式與觸控訊號CMD1的對應關係的查找表(即前述的預定資料庫)。另外，當感測電路130辨識出物件110為象棋時，感測電路130可發出控制訊號CMD3至顯示器150，以控制顯示器150顯示棋盤的畫面，以利使用者在觸控系統100上使用象棋。

上述關於觸控系統100與物件110的應用用於示例，且本案並不以此為限。

參照第2A圖，第2A圖為根據本案之一些實施例所繪示的觸控面板120的示意圖。於一些實施例中，觸控面板120包含複數個感應單元202。每個感應單元202均用以感測物件110的觸碰，以利後續觸控系統100進行辨識。

參照第2B圖，第2B圖為根據本案之一些實施例所繪示的第2A圖中單一感應單元202的示意圖。感應單元202包含第一觸控電極Tx、第二觸控電極Rx、虛設區塊dummy以及橋接204。於一些實施例中，第一觸控電極Tx大致在第一方向X上延伸，且第二觸控電極Rx大致在第二方向Y上延伸，其中第一方向X與第二方向Y相交錯。於一些實施例中，第一觸控電極Tx、第二觸控電極Rx與虛設區塊dummy相鄰且不相連。如第2B圖所示，在第二方向Y上的多個第二觸控電極Rx藉由橋接204相互連接，而在第一方向X上的第一觸控電極Tx直接相連。

於一些實施例中，第一觸控電極Tx、第二觸控電極Rx與虛設區塊dummy可由氧化銦錫(ITO)實施。於一些實施例中，第一觸控電極Tx、第二觸控電極Rx與虛設區塊dummy可由其他合適的導電材料實施，例如可為合金、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物與/或其他導電材料的堆疊層等等。

上述關於第一觸控電極Tx、第二觸控電極Rx與虛設區塊dummy的實施方式用於示例，且本案並不以此為限。

如第2B圖所示，第一觸控電極Tx耦接至感測電路130以接收參考訊號CMD2。當感應單元202被物件110的多個接觸點碰觸時，第二觸控電極Rx響應於多個接觸點與參考訊號CMD2產生相應的觸控訊號CMD1至感測電路130。

於一些實施例中，虛設區塊dummy配置於第一觸控電極Tx與第二觸控電極Rx之間，且不接觸第一觸控電極Tx或第二觸控電極Rx。於一些實施例中，虛設區塊dummy用以配置感應單元202中的第一區域(如第2E圖所示的區域220)以及第二區域(如第2E圖的區域230)之間的面積比例，其中第一區域220與第二區域230對於觸控具有不同的感應強度，關於此處將於後述段落參照第2C圖至第2E圖詳細說明。

於一些實施例中，虛設區塊dummy可視設計需求設置為任意形狀與任意面積。例如，如第2B圖所示，虛設區塊dummy可的形狀可設置為菱形或為類似於菱形的多邊形。

參照第2C圖，第2C圖為根據本案之一些實施例所繪示沿著第2B圖的線段A-A’的剖面圖與觸控操作的示意圖。感應單元202上被一層玻璃205(例如可為觸控面板120的表面)所覆蓋，如第2C圖的感應單元202所示。第一觸控電極Tx用以傳輸參考訊號CMD2至第二觸控電極Rx，其中參考訊號CMD2具有參考電位REF。由於第一觸控電極Tx與第二觸控電極Rx中間相隔虛設區塊dummy，參考訊號CMD2穿透玻璃205以跨越虛設區塊dummy(如傳遞路徑TP所示)至第二觸控電極Rx。第二觸控電極Rx將接收到的第二觸控電極Rx輸出為具有第一電位V1的觸控訊號CMD1。

於一些實施例中，當物件110接觸感應單元202 時，物件110會影響穿透玻璃205的參考訊號CMD2，使得第二觸控電極Rx所接收到的參考訊號CMD2之電位明顯低於參考電位REF。據此，第二觸控電極Rx將接收到的參考訊號CMD2輸出為具有第一電位V1的控制訊號CMD1，其中第一電位V1低於參考電位REF。

參照第2D圖，第2D圖為根據本案之一些實施例所繪示沿著第2B圖的線段B-B’的剖面圖與觸控操作的示意圖。相較於第2C圖，由於第一觸控電極Tx與第二觸控電極Rx之間未間隔虛設區塊dummy，使參考訊號CMD2可直接在玻璃205底下進行傳輸(如傳遞路徑TP)，而不必穿透玻璃205以跨越虛設區塊dummy。因此，不論物件110是否有接觸到玻璃205，第二觸控電極Rx所接收到的參考訊號CMD2之參考電位REF的變動不大。對應地，在此設置方式中，第二觸控電極Rx所輸出的觸控訊號CMD2具有第二電位V2，且第二電位V2大致相同於參考電位REF。

於一些實施例中，第一觸控電極Tx可視設計需求被調整其輸出的參考訊號CMD2，調整內容包含參考訊號CMD2的傳輸路徑TP與參考電位REF。

根據第2C圖與第2E圖，虛設區域dummy可設置以改變第二觸控電極Rx所接收到的參考訊號CMD2的參考電位REF，以讓感應單元202具有對於觸控有較強感應能力的第一區域(如第2E圖的區域220)，並讓感應單元202具有對於觸控有較弱感應能力的第二區域(如第2E圖的區域230)。

如先前第1圖所示，於一些實施例中，感測電路130用以接收觸控訊號CMD1，並根據具有第一電位V1的觸控訊號CMD1辨識物件110。於一些實施例中，感測電路130將觸控訊號CMD1與記憶體140中的門檻值TH進行比較，以決定觸控訊號CMD1具有第一電位V1或第二電位V2。若觸控訊號CMD1的電位小於門檻值TH，感測電路130決定觸控訊號CMD1具有第一電位V1。若觸控訊號CMD1的電位不小於門檻值TH，感測電路130決定觸控訊號CMD1具有第二電位V2。

於一些實施例中，當觸控訊號CMD1被判定為具有第一電位V1，代表感應單元202的第一感應區域220被物件110的接觸點接觸。如此，根據一或多個感應單元202所回傳的具有第一電位V1的觸控訊號CMD1，感測電路130可判別物件110上多個接觸點的排列方式，進而至記憶體140進行查找以辨識出物件110的種類。

參照第2E圖。第2E圖為根據本案一些實施例所繪製的第2B圖中的感應單元的觸控感應強度的量測示意圖。在第2E圖中，圓點表示感應單元202中對觸控有較明顯反應的按壓點。如先前第2C圖的討論，藉由設置虛設區塊dummy，第二觸控電極Rx可根據物件110之接觸而輸出具有較低的電位V1的控制訊號CMD1，故可明顯反映出是否有被物件110的接觸點碰觸。如第2E圖所示，藉由量測測試，第一區域220即為感應單元220中對於觸控具有較明顯反應的感應區域。

或者，如第2E圖所示，空白部分表示感應單元202中對觸控較無明顯反應的按壓點。如先前第2D圖的討論，若是在未設置有虛設區塊dummy的位置上，不論物件110是否有接觸，第二觸控電極Rx皆輸出具有相同於參考電位REF的第二電位V2之控制訊號CMD1，故無法反映出是否有被物件110的接觸點碰觸。藉由量測測試，如第2E圖所示，第二區域230(即空白部分)即為感應單元220中對於觸控較無明顯反應的感應區域。

如第2B圖所示，虛設區塊dummy均配置於感應單元202的角落位置，使得第2E圖的第一區域220也大致對應分佈於外圍。而因感應單元202中心位置並無設置虛設區塊dummy，使第2E圖的中心區塊大致為第二區域230。換言之，在一些實施例中，虛設區塊dummy在第一區域220內之面積大於虛設區塊dummy在第二區域230內之面積。

於一些實施例中，虛設區塊dummy用以設定第一區域220與第二區域230在感應單元202中的面積比例。

於一些實施例中，物件110所含的複數個接觸點中，單一接觸點之面積開根號與感應單元202之面積開根號合為單一sensor區之面積開根號時，觸控系統100辨識率較高。而在接觸點面積越小、感應單元202面積越大的情況下也可提升觸控系統100的辨識率。於一些實施例中，第一區域220的面積大於第二區域230的面積。例如，於一些非限制性的實驗例中，第一區域220與第二區域230的面積比例可設定為約7：3，觸控系統100具有足夠高的辨識率(例如，於此實驗例中，隨著物件110的接觸角度的不同，辨識率的範圍至少可約為73.3%~93.3%)。

於一些實施例中，經由實驗測試，在物件110觸碰觸控面板120的情況下，單一接觸點覆蓋到第一區域220的面積不小於單一接觸點面積的四分之一，觸控系統100即可產生感應。於一些實施例中，物件110的單一接觸點的面積與第一區域220的面積之總和可設定為第一區域220的面積與第二區域230的面積之總和的約0.8~1.2倍。在實際應用時，可進一步依據物件110的接觸點與/或感應單元202的佈局可行性調整上述各個區域之面積設定。

參照第3圖，第3圖為根據本案之一些實施例所繪示的控制方法的流程圖。基於感應單元202使用兩種不同感應區域的應用，觸控系統100可避免物件110因旋轉或是觸碰角度的偏差而造成辨識錯誤，並搭配預設資料庫的比對與搜索來達成物件110的辨識作業。

於操作S310，物件110將複數個接觸點觸碰觸控面板120的感應單元202。

於操作S320，感應單元202表面上的參考訊號CMD2因物件110的接觸而造成參考訊號CMD2的參考電位V改變，並由第二觸控電極Rx接收參考訊號CMD2。

於操作S330，感應單元202響應於被改變參考電位V的參考訊號CMD2產生觸控訊號CMD1，並傳送觸控訊號CMD1至感測電路130以供辨識作業。

於操作S340，感測電路130接收觸控訊號 CMD1，並判斷觸控訊號CMD1的電位為第一電位或第二電位。

於操作S350，感測電路130搜尋預設資料庫以辨識物件110。預設資料庫包含了複數個物件資料，供感測電路130將觸控訊號CMD1進行比對動作。當感測電路130辨識物件110成功後，將產生一控制訊號CMD3至顯示器150。

於操作S360，顯示器150接收控制訊號CMD3，並輸出一關聯於物件110的顯示畫面。

參照第4A圖、第4B圖與第4C圖，第4A圖、第4B圖與第4C圖為根據本案一些實施例所繪示的虛設區塊dummy的多個示意圖。虛設區塊dummy可視應用與設計的需求配置為任意形狀與任意的面積比例。例如，虛設區塊dummy的設定方式可為如第4A圖所示的橢圓形或類橢圓形、或是第4B圖與第4C圖所示的三角形。不同設計的虛設區塊dummy將影響第一區域220與第二區域230的面積比例。

於各圖式中所示的虛設區塊dummy的形狀用於示例。各種可用於設定第一區域220與第二區域230的虛設區塊dummy的設置方式皆為本案所涵蓋的範圍。

雖然本案已以實施方式揭露如上，然其並非限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。