TWI383312B - 接觸點檢測方法以及使用其之觸控面板 - Google Patents

Description

接觸點檢測方法以及使用其之觸控面板

本發明是有關於一種觸控面板技術，且特別是有關於一種觸控面板的接觸點檢測技術。

近年來，由於電子產品的普及，觸控面板的應用也越來越廣泛，例如手機、個人數位助理與筆記型電腦等等皆已使用觸控面板作為輸入的介面。甚至觸控面板還廣泛應用至一般的家電產品，例如冰箱、洗衣機等等。因此，可見得觸控面板技術已經一個快速成長的應用市場。

在觸控面板的技術當中，電阻式觸控面板是目前使用量最多的一個技術。第1圖為傳統的電阻式觸控面板的側視圖。請參考第1圖，電阻式觸控面板包括上層板110與下層板120，而兩板之間以絕緣的隔球(Spacer)130隔開，使得觸控面板未受到壓力時，上層板110與下層板120之間絕緣。第2圖為傳統的電阻式觸控面板的上視圖。請參考第2圖，X軸和Y軸各由一對0~5V的電壓來驅動，當電阻式觸控面板被使用者的手或觸控筆接觸到時，觸控面板上有一個接觸點受到壓力，使上下面板接觸。由於在上下板接處點上的迴路被導通，產生電壓降。而觸控面板的控制器則會算出電壓降所佔的比例，然後更進一步算出座標。

然而，當觸控面板上有兩個接觸點時，接觸面板上只會產生一個電壓降，使得控制器只由此電壓降計算出一個 接處點的座標。並且，控制器所計算出的座標也不是觸控面板上實際的接觸點座標。換句話說，傳統的電阻式觸控面板的技術是無法偵測到觸控面板上的多個接觸點。

另外，美國公開號第US－2008/0129898 A1專利提出觸控面板的偵測技術。第3圖為美國US－2008/0129898 A1專利的觸控面板系統方塊圖。請參考第3圖，觸控面板具有多個X軸感應線與多個Y軸感應線。並且，X軸感應線與Y軸感應線所交會的多個區域內分別具有一感測墊片(sensor spacer)92，每個感測墊片92上通有電壓。多個Y軸感應線分別耦接至多個比較器AMP1_1~AMP1_4的正輸入端，多個X軸感應線分別耦接至多個比較器AMP2_1~AMP2_5的正輸入端。而比較器AMP1_1~AMP1_4與AMP2_1~AMP2_5的負輸入端皆是耦接至參考電壓Vref。當感測面板中的某一區域(例如區域A)受到壓力時，區域A中的感測墊片92使得區域A的X軸感應線與Y軸感應線短路，並且感測墊片92的電壓將提供給X軸感應線與Y軸感應線。因此，比較器AMP1_1與AMP2_4的正輸入端的電壓改變，使得比較器AMP1_1與AMP2_4所輸出的電壓改變，進而偵測出接觸點位置於區域A。

然而，由上述的操作可知，當區域A與區域B同時被接觸而受到壓力時，比較器AMP1_1、AMP2_4、AMP1_3與AMP2_1的輸出電壓皆會改變。因此，觸控面板的控制器可能會判斷出接觸點於區域A與區域B，但也可能判斷出接觸點於區域C與區域D，使得控制器無法正確地判斷 出接觸點位置。因此，由於電路上設計的限制將使得上述的觸控面板無法實現多點偵測的技術。

有鑒於此，本發明之一目的就是在提供一種觸控面板以及接觸檢測方法，用以正確地檢測出觸控面板上的接觸點，並誤判接觸點位置的問題。

為達上述或其他目的，本發明提出一種觸控面板包括電阻式壓力感測矩陣、序列掃描驅動器以及M個X軸感應電路。其中電阻式壓力感測矩陣配置於觸控面板，包含M個X軸感應線以及N個Y軸感應線，當電阻式壓力感測矩陣的第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線交界處的一預定範圍內，受到壓力時，第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線短路。序列掃描驅動器具有N個驅動端，分別耦接N個Y軸感應線。M個X軸感應電路分別耦接至第k條X軸感應線。其中，觸控面板的感測期間被分割為N個掃描期間，第p個掃描期間，該序列掃描驅動器的第p個驅動端輸出一掃描電壓。當在第p個掃描期間，且第p個Y軸感應線與第q個X軸感應線的交界處之該預定範圍內，受到壓力時，第q個X軸感應電路接收到該掃描電壓，故判定被觸碰的座標為(q,p)。其中，M、N、i、j、k、p、q為正整數，i介於1~M之間，j介於1~N之間，k介於1~M之間，q介於1~M之間，p介於1~N之間。

依照本發明的較佳實施例所述之觸控面板，其中M個X軸感測電路各自包括一比較器，其中第k個X軸感 應電路中之比較器，具有一第一端、一第二端與一輸出端，其第一端耦接至一參考電壓，第二端耦接至第k條X軸感應線，比較器比較第k條X軸感應線的電壓與參考電壓，並依據比較結果判斷是否接收到掃描電壓。另外，序列掃描驅動器在N個驅動端依序輸出掃描電壓。

本發明另外提出一種接觸檢測方法，適用於檢測多個接觸點。此方法包括下列步驟：提供一電阻式壓力感測矩陣，電阻式矩陣包含M個X軸感應線以及N個Y軸感應線，當電阻式壓力感測矩陣的第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線交界處的一預定範圍內，受到壓力時，第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線短路；在第p個掃描期間，給予第p個Y軸感應線一掃描電壓；檢測M個X軸感應線，判斷是否檢測到掃描電壓；以及，當在第p個掃描期間，第q個X軸感應線接收到掃描電壓，判定被觸碰的座標為(q,p)。其中，M、N、i、p、q為正整數，i介於1~M之間，q介於1~M之間，p介於1~N之間。

依照本發明的較佳實施例所述之多點接觸檢測方法，其中檢測M個X軸感應線，判斷是否檢測到掃描電壓之步驟包括：提供一參考電壓；以及，比較X軸感應線的電壓與參考電壓。

本發明之精神是在於利用依序輸出掃描電壓於Y軸感應線，並在每個掃描期間，偵測X軸感應線是否接收到掃描電壓。因此，當在第p個掃描期間，第q個X軸感應線接收到掃描電壓時，本發明能夠正確地偵測出接觸點位置，並且避免誤判的狀況發生。另外，當觸控面板有多個 觸控點時，本發明仍可能正確地偵測出每個觸控點的位置，並且不會有判斷錯誤的現象發生。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第4圖是根據本發明實施例所繪示的觸控面板的系統方塊圖。請參考第4圖，觸控面板包括電阻式壓力感測矩陣410、序列掃描驅動器420以及M個X軸感應電路430。電阻式壓力感測矩陣410包含M個X軸感應線以及N個Y軸感應線。為了方便說明本實施例，在本例中假設電阻式壓力感測矩陣410包含5個X軸感應線LX1~LX5以及4個Y軸感應線LY1~LY5。

當使用者使用觸控筆或手指等等工具，施與觸控面板壓力時，將使得電阻式壓力感測矩陣410的部分區塊受到壓力。而受到壓力的部分區塊內，X軸感應線與Y軸感應線的交界處短路。就電路的行為而言，每個X軸感應線與Y軸感應線的交界處可以視為一開關。因此，在本實施例的第4圖中，X軸感應線與Y軸感應線的交界處以開關SW1_1~SW4_5表示。然而，本領域具通常知識者應當知道，在習知技術中，開關SW1_1~SW4_5例如由電路佈線所形成，並非為實際的開關元件。

為了讓所屬技術領域具有通常知識者能夠了解並實施本發明，以下用5個比較器來實施X軸感應電路430， 以更進一步說明本發明的精神。請參考第4圖，X軸感應電路430包括5個比較器AMP1~AMP5。上述比較器AMP1~AMP5包括正輸入端PY1~PY5、負輸入端NY1~NY5與輸出端。上述負輸入端NY1~NY5皆耦接至一參考電壓VREF，正輸入端PY1~PY5分別透過一電阻耦接至一電壓源VDDS。另外，正輸入端PY1~PY5也對應的耦接至電阻式壓力感測矩陣410中的5個X軸感應線。而比較器AMP1~AMP5將比較正輸入端PY1~PY5與負輸入端NY1~NY5的電壓大小，以決定其輸出端之電壓。

序列掃描驅動器420具有4個驅動端，分別耦接電阻式壓力感測矩陣410中的Y軸感應線LY1~LY4。並且，序列掃描驅動器420在驅動端依序輸出一掃描電壓SX1~SX4。換句話說，觸控面板的感測期間被分割為4個掃描期間。在第1個掃描期間內，序列掃描驅動器420的第1個驅動端輸出掃描電壓SX1。以此類推，在第4個掃描期間內，序列掃描驅動器420的第4個驅動端輸出掃描電壓SX4。

為了方便說明本實施例，以下假設參考電壓VREF的電壓小於電壓源VDDS的電壓。因此，當電阻式壓力感測矩陣410並未受到壓力時，此時開關SW1_1~SW4_5並未導通，具有高電壓的電壓源VDDS將透過電阻傳送至比較器AMP1~AMP5的正輸入端PY1~PY5。因此，比較器AMP1~AMP5的正輸入端PY1~PY5的電壓將大於負輸入端NY1~NY5的電壓，使得比較器AMP1~AMP5的輸出端皆維持在正飽和電壓。另外，假設掃描電壓SX1 ~SX4皆為一低電壓。

當電阻式壓力感測矩陣410的區域E受到壓力時，區域E內的X軸感應線LX2與Y軸感應線LY2的交界處短路，而開關SW2_2將導通。當在第2個掃描期間，序列掃描驅動器420的第2個驅動端輸出掃描電壓SX2。此時開關SW2_2導通，使掃描電壓SX2經由開關SW2_2分別輸出給比較器AMP2的正輸入端PY2，因而將比較器AMP2的正輸入端PY2拉至低電壓。當比較器AMP2的正輸入端PY2拉至低電壓時，比較器AMP2的正輸入端PY2的電壓將小於負輸入端NY2的電壓，使得比較器AMP2的輸出端轉換為負飽和電壓。而在第3個掃描期間，由於開關SW3_1~SW3_5皆未導通，使得比較器AMP1~AMP5的輸出端恢復為正飽和電壓。

由上述的操作可知，觸控面板中的控制器僅在第2掃描期間，偵測到比較器AMP2的輸出端為負飽和電壓。因此，控制器則可知開關SW2_2已導通。進而判斷出區域E為使用者的接觸點，並取得接觸點的座標。

另外，當觸控面板中的區域E與G同時受到壓力時，區域E內的X軸感應線LX1與Y軸感應線LY3的交界處短路，且區域G內的X軸感應線LX4與Y軸感應線LY4的交界處短路，使得開關SW2_2與SW4_4導通。當在第2個掃描期間，由上述的操作可知，掃描電壓SX2經由開關SW2_2輸出給比較器AMP2的正輸入端PY2，比較器AMP2的正輸入端PY2的電壓將小於負輸入端NY2的電壓，使得比較器AMP2的輸出端輸出為負飽和電壓。同 理，在第4個掃描期間，掃描電壓SX4將由開關SW4_4輸出給比較器AMP4的正輸入端PY4，使得比較器AMP4的輸出端為負飽和電壓。

由上述的操作可知，當觸控面板中的控制器在第2個掃描期間，偵測到比較器AMP2的輸出端為負飽和電壓，則可判斷出開關SW2_2已導通。因而控制器可判斷出被接觸的座標為(2,2)。而在第4掃描期間，控制器偵測到比較器AMP4的輸出端為負飽和電壓，則可判斷出開關SW4_4與已導通。因而控制器可判斷出被接觸的座標為(4,4)。因此，在經過第2與第4掃描期間之後，控制器將會獲得兩個接觸點F、G的座標(2,2)、(4,4)。由上述的操作可知，當觸控面板上有多個觸控點時，本發明的實施例仍然能夠正確地判斷出給個觸控點的位置，並且不會發生如習知技術中誤判的現象。

另外，在上述實施例中，所屬技術領域具有通常知識者應當知道，若序列掃描驅動器420在驅動端所輸出的掃描電壓為一高電壓，且比較器AMP1~AMP5的正輸入端透過一電阻耦接到接地電壓GND，如第5圖所示。第5圖是根據本發明實施例所繪示的觸控面板的系統方塊圖。請參考第5圖，由於參考電壓VREF的電壓大於接地電壓GND的電壓。因此，當電阻式壓力感測矩陣410並未受到壓力時，比較器的正輸入端PY1~PY5的電壓將小於負輸入端NY1~NY5的電壓，使得比較器AMP1~AMP5的輸出端皆維持在一負飽和電壓。當電阻式壓力感測矩陣410的區域E受到壓力時，開關SW2_2將導通。在第2 個掃描期間，具有掃描電壓SX2將由開關SW2_2分別輸出給比較器AMP2的正輸入端PY2，因而比較器AMP2的正輸入端PY2將轉換為高電壓，使得比較器AMP2的輸出端轉換為正飽和電壓。因此，控制器可以在第2掃描期間內，偵測出比較器AMP2輸出端轉換為正飽和電壓，以判斷出區域E為使用者的接觸點，並取得接觸點的座標。

相較於美國專利案(Pub 2008/0129898 A1)，本案的開關SW1_1~SW4_5上並未施與電壓。而當開關SW1_1~SW4_5受到壓力時，僅使得受壓力區域的X軸感應線與Y軸感應線短路。反觀美國專利案(Pub 2008/0129898 A1)中，每個X軸感應線與Y軸感應線所交會的多個區域內分別具有一感測墊片，並且每個感測墊片上通有電壓。當某一區域受到壓力時，該區域中的感測墊片將其電壓將提供給X軸感應線與Y軸感應線。

由上述的實施方式，本發明可以整理一種接觸檢測方法。第6圖是根據本發明實施例所繪示的接觸檢測方法的步驟流程圖。請參考第6圖：步驟S610：開始進行本發明實施例的接觸檢測。

步驟S620：提供一電阻式壓力感測矩陣。此電阻式矩陣如上述實施例所示，包含M個X軸感應線以及N個Y軸感應線。同樣的，當此電阻式壓力感測矩陣的第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線交界處的一預定範圍內，受到壓力時，第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線被短路。

步驟S630：在第p個掃描期間，給予第p個Y軸感 應線一掃描電壓。其中，p的初值設定為1。

步驟S640：檢測M個X軸感應線，判斷是否檢測到掃描電壓。由上述第4圖之實施例可知，當偵測到比較器AMP1~AMP5輸出端為負飽和電壓，則判定檢測到掃描電壓。另外，由上述第5圖之實施例可知，當偵測到比較器AMP1~AMP5輸出端為正飽和電壓，則判定檢測到掃描電壓。

步驟S650：當M個X軸感應線中的第q個X軸感應線檢測到掃描電壓時，則判定出被觸碰的座標為(q,p)。另外，當M個X軸感應線皆未檢測到掃描電壓時，則直接進行步驟S660。

步驟S660：判斷p值是否大於或等於掃描期間的個數。也就是掃描線的總數。以上述實施例來說，掃描期間的個數為4。

步驟S670：若將p值小於掃描期間的個數，將p值加1，並回到步驟S630。

步驟S680：若將p值大於或等於掃描期間的個數，將p值設定為初值，也就是設定為1，並回到步驟S630，繼續偵測接觸點。

綜上所述，本發明之精神是在於利用依序輸出掃描電壓於Y軸感應線，並在每個掃描期間，偵測X軸感應線是否接收到掃描電壓。因此，本發明至少有以下幾點優點：1.本發明能夠正確地偵測出接觸點位置，並且避免誤判的狀況發生；2.由於本發明採用分時多工的技術來檢測接觸 點，因此本發明只需要在其中一個軸上加載感應電路，故可以節省成本；以及3.當觸控面板有多個點被觸碰時，本發明仍可能正確地偵測出每個被觸碰的點的位置，並且不會有判斷錯誤的現象發生。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。

110‧‧‧上層板

120‧‧‧下層板

130‧‧‧隔球

92‧‧‧感測墊片

AMP1_1~AMP1_4、AMP2_1~AMP2_5‧‧‧比較器

Vref、VREF‧‧‧參考電壓

A、B、C、D、E、G‧‧‧區域

LX1~LX5‧‧‧X軸感應線

LY1~LY5‧‧‧Y軸感應線

410‧‧‧電阻式壓力感測矩陣

420‧‧‧序列掃描驅動器

430‧‧‧X軸感應電路

SW1_1~SW4_5‧‧‧開關

AMP1~AMP5‧‧‧比較器

PY1~PY5‧‧‧正輸入端

NY1~NY5‧‧‧負輸入端

VDDS‧‧‧電壓源

SX1~SX4‧‧‧掃描電壓

GND‧‧‧接地電壓

S610~S680‧‧‧本發明實施例知接觸檢測方法的各步驟

第1圖為傳統的電阻式觸控面板的側視圖。

第2圖為傳統的電阻式觸控面板的上視圖。

第3圖為美國US－2008/0129898 A1專利的觸控面板系統方塊圖。

第4圖是根據本發明實施例所繪示的觸控面板的系統方塊圖。

第5圖是根據本發明實施例所繪示的觸控面板的系統方塊圖。

第6圖是根據本發明實施例所繪示的接觸檢測方法的步驟流程圖。

410‧‧‧電阻式壓力感測矩陣

420‧‧‧序列掃描驅動器

430‧‧‧X軸感應電路

SW1_1~SW4_5‧‧‧開關

AMP1~AMP5‧‧‧比較器

PY1~PY5‧‧‧正輸入端

NY1~NY5‧‧‧負輸入端

VDDS‧‧‧電壓源

SX1~SX4‧‧‧掃描電壓

VREF‧‧‧參考電壓

E、G‧‧‧區域

LX1~LX5‧‧‧X軸感應線

LY1~LY5‧‧‧Y軸感應線

Claims (5)

1. 一種觸控面板，包括：一電阻式壓力感測矩陣，配置於該觸控面板，該電阻式壓力感測矩陣包含M個X軸感應線以及N個Y軸感應線，當該電阻式壓力感測矩陣的第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線交界處的一預定範圍內，受到壓力時，第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線短路；一序列掃描驅動器，具有N個驅動端，分別耦接N個Y軸感應線；以及M個X軸感應電路，第k個X軸感應電路耦接第k條X軸感應線，其中，該觸控面板的感測期間被分割為N個掃描期間，第p個掃描期間，該序列掃描驅動器的第p個驅動端輸出一掃描電壓，當在第p個掃描期間，且第p個Y軸感應線與第q個X軸感應線的交界處之該預定範圍內，受到壓力時，第q個X軸感應電路接收到該掃描電壓，故判定被觸碰的座標為(q,p)，其中，M、N、i、j、k、p、q為正整數，i介於1~M之間，j介於1~N之間，k介於1~M之間，q介於1~M之間，p介於1~N之間。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控面板，其中該些X軸感應電路各自包括一比較器，其中第k個X軸感應電路中之該比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入 端與一輸出端，該第一輸入端耦接至一參考電壓，該第二輸入端耦接至第k條X軸感應線，該比較器比較第k條X軸感應線的電壓與該參考電壓，並依據比較結果判斷是否接收到該掃描電壓。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控面板，其中該序列掃描驅動器在N個驅動端依序輸出該掃描電壓。
4. 一種接觸檢測方法，適用於檢測多個接觸點，包括：提供一電阻式壓力感測矩陣，該電阻式矩陣包含M個X軸感應線以及N個Y軸感應線，當該電阻式壓力感測矩陣的第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線交界處的一預定範圍內，受到壓力時，第i條X軸感應線與第j條Y軸感應線短路；在第p個掃描期間，給予第p個Y軸感應線一掃描電壓；檢測M個X軸感應線，判斷是否檢測到該掃描電壓；以及當在第p個掃描期間，第q個X軸感應線接收到該掃描電壓，判定被觸碰的座標為(q,p)，其中，M、N、i、j、p、q為正整數，i介於1~M之間，j介於1~N之間，q介於1~M之間，p介於1~N之間。
5. 如申請專利範圍第4項所記載之接觸檢測方法，其中檢測M個X軸感應線，判斷是否檢測到該掃描電壓之步驟包括：提供一參考電壓；以及比較該些X軸感應線的電壓與該參考電壓。