TWI375167B - - Google Patents
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- TWI375167B TWI375167B TW097143196A TW97143196A TWI375167B TW I375167 B TWI375167 B TW I375167B TW 097143196 A TW097143196 A TW 097143196A TW 97143196 A TW97143196 A TW 97143196A TW I375167 B TWI375167 B TW I375167B
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Description
'發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係與電容式觸控面板有關,特別是指 式觸控面板之h感測魏。 “ 【先前技術】 電容式觸控面板乃是利用偵測電容值改變來得知是否 ^體有所細’―般*f是由電極陣列與電容感應電路所 組成,當偵測訊號輸入觸控式面板的上層電極與下層電極 時,上、下層電極之行列交錯位置處所形成之特定電容值 可由電容感應電路偵測,因此感應電路在讀取各位置電容 值之過程即可判斷是否有因人體觸控所產生的電容值2 變。 由於電容感應電路在判斷觸控位置以及所產生之電容 值大小時,需藉由觸控位置之電極電流大小以判斷觸控 以及等待觸控點之電極經由電容充電反應至穩定電荷 量才得以量測該處電容值,故當觸控面板為大面積之結構 或需声執行多點觸控時’往往因電流傳遞路徑之寄生電阻 影響觸控點之判斷,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之雜 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 ratio,S/N ratio)。以一般形成觸控面板之 透明電極導線所使用之氧化銦錫(ITO)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 【發明内容】 因此,本發明之主要目的乃在於提供一種電容式觸控 面板之多點感測法,係為低雜訊且快速反應之偵測方式, 有效符合大尺寸觸控面板之需求。 本發明之另一目的乃在於提供一種電容式觸控面板之 多點感測法,僅需少數之感測電路即可達成整個觸控面板 之快速感測,有效節省電路製作成本。 為達成前揭目的,本發明所提供一種電容式觸控面板 之多點感測法,係以一電容偵測電路對相互絕緣之第一電 極及第二電極感測其各自之電壓變化,當偵測到各該第一 電極及第二電極發生電壓變化時,再於該些電壓發生變化 之第一電極及第二電極之交錯位置處量測由該第一電極及 第二電極所構成之垂直電容,經與未觸控前各該第一電極 及第二電極交錯形成之垂直電容相比對,當有相異處即為 實際之觸控點;因此無須如習用般持續偵測所有第一電極 與第二電極相互交錯位置之垂直電容,可大幅縮短感測時 間,且由於本發明所提供之多點感測法只需一電容偵測電 路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 發明之組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: 1375167 第一圖係本發明最佳實施例所提供之結構示意 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釺 第四圖係上述最佳實施例所提供之操作流程圖了θ ’ 第五圖係上述最佳實施例所提供之操作示意圖’, ^圖Α表示觸控點位置,第五圖Β表示電路直 谷置測之預測觸控點。 丁至置電 10 請參閱如第一及第二圖所示,為本發明最佳實施例所 提供-觸控面板卜係具有—顯示區u以及斤 為觸控感應區,具有由下往上依序= =下電極層U) —絕緣層2G以及—上電 ==置有一電容偵測電路4。以 = 不區1A之感應觸控位置,其中: 两〜貝 15 —該下電極層H)設置有多數條相隔特定間距且相互平行 ,>ί丁電極1G0 ’違些仃電極觸更延伸至該周邊電路 與=電容偵測電路40電性連接;該絕緣層2〇為以一般不 具導電特性之材質所製成以隔絕該上、下電極層3〇、i。之 用’ 4上f極層30⑶置有多數條相隔特定間距且相互平行 之列電極300,該些列電極3〇〇於該顯示1 ^與該些行電 ,ι〇〇呈相互正交排列’並延伸至該周邊電路區ib與該電 合偵:則電路10電性連接;因此該些行、列電極剛、細 可自該電容偵測電4 U)獲得電位訊號使相鄰各該行電極 100之間、相鄰各該列電極·之間或相互交錯之各該行、 7 20 :特性外’同時兼具良好之透光性'因= ===路4〇,識外,更可== =!付讀置於-般平面顯示器之顯示 ,,路4G將所偵測之觸控點位置傳送至上述平面2 窃以供驅動顯示於觸控點之觸控訊息。 、 雷梅=容fr舰4G可控糊始_及儲存任意相鄰行 =⑽、相鄰列電極_或相互交錯之行、列電極100、 3 〇之電極電壓及電容值;請配合如第三圖所示,該電容偵 ””路4G 與待^貞測之該行、列電極⑽、組合成類 似積分放大器之電路結構’可有效渡除電路環境中之高頻 雜訊.,包括有一訊號產生電路4卜一放大器42及一輸入電 阻Rin ’ 4訊號產生電路41用以產生偵測電容所需特定頻 率f之交流訊號Vi,如弦波、方波等,俄測頻_ f關係到 債,電容的速度,-般為提供1〇KHz以上的弦波訊號,代 表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 及一低準位端421b,該高準位端421a接地,該低準位端 421b與該訊號產生電路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 5玄行、列電極100 ' 300,因此由相鄰二該行電極1〇〇、相 鄰二該列電極300或相互交錯之兮 構成之-等效電阻Rt及-料電;^、列電極_、300所 路:放=訊號產生電路 現Vi時,該放大器42之輸出她,
Vo=Vinrp,/D- λ 出^ 422則產生輸出電壓 因此本發明所提供該觸控面柘 第四圖所示料以下步驟:^之難制方式係如 二:Γ後,該訊號產生電路41輸出交流訊號vi =感應未觸㈣相鄰之二該行電極⑽、相鄰之二該列 電極300以及相互交錯之該并 X雜订' 列電極100、300分別 產生之水平行電容Chr、水平㈣容W以及垂直電容 〇’並於該輸出端組422輸出電壓訊號%。 2.該電容偵測電路40儲存各電容❿㈤、&結 構所對應該行電極100及列電極3〇〇之電壓,再計算並 儲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. s亥訊號產生電路41持續輸出交流訊號Vi以依序執 行相鄰二該行電極丨00間以及相鄰二該列電極3〇〇間之 水平行、列電容Chr、Chc偵測,當人體或觸控工具接 觸該觸控面板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 1375167 300之電壓值,再铋左私, 及列電極300,位置。4電壓有變化之行電極 列輸出電壓有變化之行電極_,及 列电極300位置,依照 輸出電壓改纟歧小,以極二及列電極,之 集範圍預測可能之觸控d 300’之交 座標為〇,3),則由_ 假設單一觸控點 驟3所偵測輸出電壓有變化之 4列#電壓錢化之列位置為第 2、3、4列’故推鼻座標(2,2)、(2 10
2)、(3,3W3,4)、(4,2)、(4,3)、(44H 15 點為可能之觸㈣;再者,假設有如第五圖A所示之 多個_點a、b、e、d’則與該些觸控點a、b、c、d 有電容相關性,行、列電極着、3。。,所構成之交集範 圍内,可依照乂流訊號Vi通過相鄰二該行電極1〇〇,之 輸出電歷值,對應推算二該行電極1GG,之等效電阻、 電容’再依據各该行電板1〇〇’之電阻、電容特性推算 出各行電極1〇〇’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300,之輸出電壓值,對 應推算一该列電極300’之等效電阻、電容,再依據各 該列電極300’之電阻1容雜推算出各列電極雇, 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、e、d之所 有預測觸控點P。 5.邊说號產生電路41輪出交流訊號Vi至各該預測觸 20 控點P所對應相互交錯之行、列電極100,、300’,可得 各该預測觸控點p之垂直電容Cv,,再與步驟2所計算 之垂直電容Cv相比對,若有不同則為實際觸控點a、b、 c、d,因此得以輸出各該觸控點&、b、£、d之觸控座 標。 因此本發明所提供的感測法,將使得偵測速度加快’ 觸控面板假設有Μ列N行也就具有M*N個垂直電容,以 往債測時f花費M*N個單-電容彳貞測的時間,但利用兩段 式感測電路法則’將使得偵測電容時間僅約為N行相互間 水=電谷、Μ列相互間水平電容及各預測觸控點p之垂直 電谷感測,大幅縮短電容感測時間;此設計法則只需最少 -組電容制電路即可做整體觸控面板之感測,最多可在 觸控面板之四邊上共製作四組之侧電路,因此在觸控面 板越大尺寸時較到速度的差異,且感測電路元件數 目不會因尺寸加大而大幅增加,可大量節省電路成本。 准,以上所述者,僅為本發明之較佳可行實施例而已, 故舉凡應用本發明朗書及巾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。 1375167 【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; 第五圖係上述最佳實施例所提供之操作示意圖,其中 第五圖Α表示觸控點位置,第五圖Β表示電路執行垂直電 容量測之預測觸控點。 10 【主要元件符號說明】 15
1觸控面板 1A顯不區 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 1B周邊電路區 100、100’行電極 3 0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、Cv’垂直電容 P預測觸控點 12 20
Claims (1)
1375167 十、申請專利範圍: 1·—種電容式觸控面板之感測法,該觸控面板具 相互絕緣之一第一電極層及一第二電極層,其中一誃第 電極層或第二電極層可供觸控,該觸控面板感測觸 方法係包括有下述步驟: 工< 5 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3極,二偵、= 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-及第二電^相I交 錯處所產生之垂直電容; ίο 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應= 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 15 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》 κ 2 .依據申請專利範圍第丄項所述電容式觸控面板之 感測法,更包括有一電容偵測方法,用以量測該第一電容、 20第二電容或垂直電容之擇一者’該電容俄測方法係為提供 一放大器,該放大器為一負迴授放大器,使待測之各該第 一電容、第二電容或垂直電容之擇一者作為該負迴授^大 器之負迴授電路以分別量測該第一電容、第二電容或垂 電容。 一 13 3·依據申請專利範圍第2項所述電容式觸控面板之 ί放大器具有二輸入端及一輸出端,該二輸入端 ζ 一尚準位端及一低準位端,該高準位端用以接地, U低準位端用以接收上述交流訊號。 4 .依據申請專利範圍第3項所述電容式觸控面板之 二’=^貞測各該第—電容時為將該放大器之低準位端及 則出為勿別電性連接相鄰二該第一電極。 5 _依射請專利範圍第3項所述電容式觸控面板之 二測法’偵測各該第二電容時為將該放大器之低準位端及 輸出端分別電性連接相鄰二該第二電極。 6·依據申請專利範圍第3項所述電容式觸控面板之 = 各該垂直電料為將該放大器之低準位端及 輸出&分別電性連接相互交錯之各該第—及第二電極。 7·依據中請專利範圍第2項所述電容式觸控面板之 感測法’更提供有-輸人電阻,使缝 與待測之各該第—電容、第二電容或垂直電容之擇-^構 成一積分放大器。 评 8.依據申請專利範固第1項所述電容式觸控面板之 感測法’步驟b中判斷夂兮哲 ^ 上述交流城容變化之方法,係為將 州一5亥第一電極之任一該第一電極輸 入’然後偵測另=該第—電極之輸出電壓變化。 m月專利範圍第8項所述電容式觸控面板之 感:!法’更依據:亥第-電極之輪出電壓值推算因觸控造成 ^電極之等效電阻與等效電容變化,·作為判斷鄰 1375167 近於觸控點之第一電極位置。 1 0 ·依據申請專利範圍第i或第8項所述電容 控面板之感測法,步驟b中判斷各該第二電容變化之方八觸 係為將上述交流訊號自相鄰二該第二電極之任一該苐 極輸入,然後偵測另一該第二電極之輸出電壓變化。·电 1 1 .依據申請專利範圍第i0項所述電容式 板之感測法’更依據該第二電極之輸出電壓值推 命 造成該第二電極之等效電阻與等效電容變化,因:觸控 斷鄰近於觸控點之第二電極位置。 為列 1 2 ·-種電容式觸控面板之感觀 有多數個位於一第一平面且沿一第一方向排殘 極,以及多數個位於-第二平面且沿一第二方 〜電 -電極’該觸控面板感測觸控之觸控點係之第 15 於觸㈣計錢儲存各該第—及第 處所產生之初始垂直電容; 夺於相互父錯 監視各該第-電極及第二電極 發生變化之第-電極及第二電極位置;=化並崎· ▲記錄該些電壓發生變化之第—電極及第 交錯處所產生之垂直電容,並盥上述之 / ; 對,若有相制該垂直電容;^ 2直電容比 極之交錯位置即為上述之觸控點于應之該第一電極與第二電 1 3 ·依據申請專利範圍第丄2項所 板之感測法,伯測各該第一電極 ^合式觸控面 一交流訊號至相鄰二該第—電極之:法係為輸入 r 5亥第一電極,並 20 於另—該第一電極讀取輸出電壓。 ^ 4 ·依據f請專絲㈣i 3項所述 ?之感測法,更提供-放大器,該放大器為面 =,使相鄰二該第—電極作為該負迴授放大器 效大 路。 3硬授電 1 5 .依據申請專利範圍第工2項所述電 板之感測法’制各該第二電極之電壓變化方^ =面 -交流訊號至相鄰二該第二電極之其中—該第二=輪入 於另一該第二電極讀取輸出電壓。 極,並 10 土二依據申請專利範圍第1 5項所述電容式觸控面 板之感測Ί更提供-放A||,該放大器為—負迴授放大 器,使相鄰一该第二電極作為該負迴授放大器之負迴授電 路。 、 15 17·依據中請專利範圍第14或第16項所述電容 式觸控面板之感測法,該放大器具有二輸人端及一輸出 端,該二輸入端分別為一高準位端及一低準位端,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
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