TWI385565B - Capacitive touch device and its control method - Google Patents

Description

電容式觸控裝置及其控制方法

本發明係有關一種電容式觸控裝置及其控制方法。

在傳統應用上，大尺寸電容式觸控面板皆使用表面電容式(surface capacitive)感測技術，但表面電容式感測技術是利用流向觸控面板各端點的一組電流不同來判別手指的位置，因此當觸碰觸控面板之手指數為二指以上時，回報電流組數仍為一組，故僅能辨別一組絕對座標位置，例如在二維矩陣時僅能回報一組X,Y參數，因而無法達到多指觸控的功能。

所有觸點可定位(All Points Addressable；APA)型陣列電容式感測技術雖然可以達到多指觸控的功能，但是其需要對每個點感測器(Point Sensor)進行充放電的動作，以矩陣形狀的觸控面板來說，當X軸及Y軸的感應線(trace)增加時，APA型陣列電容式的像素數目將急劇增加，因而造成取像速度(frame rate)下降，故不適用於大尺寸觸控面板的應用。

另一種軸交錯(Axis Intersect；AI)型陣列電容式感測技術也同樣能達到多指觸控的功能。圖1顯示傳統應用在小尺寸觸控面板的AI型陣列電容式感測技術，其包括一小尺寸觸控面板10以及一AI型陣列電容式觸控IC 12掃描觸控面板10，以一最大可支援掃描22條感應線的AI 型陣列電容式觸控IC 12為例來說，雖然應用在X軸及Y軸各有10條感應線TRX1~TRX10及TRY1~TRY10的小尺寸觸控面板10時取像速度還不錯，但是若要將AI型陣列電容式觸控IC 12應用於X軸及Y軸各有40條感應線TRX1~TRX40及TRY1~TRY40的大尺寸觸控面板14時，如圖2所示，則必須增加AI型陣列電容式觸控IC 12可掃描的總感應線數量，然而，觸控IC 12每次對電容充放電所花費的時間佔整體觸控面板應用上的取像速度的比例非常大，也就是說取像速度問題主要由IC 12每個框(frame)對電容充放電所決定，故以增加可掃描感應線數的方法應用於大尺寸觸控面板14將會有一非常大的缺點，就是整體應用上的取像速度將會嚴重下降，進而影響應用端的效能。

本發明的目的，在於提出一種電容式觸控裝置及其控制方法。

根據本發明，一種電容式觸控裝置及其控制方法包括一觸控面板具有多條感應線，一第一積體電路、一第二積體電路及一第三積體電路。該第一積體電路充放電該多條感應線中的第N條感應線產生一第一電壓或電流信號，該第二積體電路充放電該多條感應線中的第N+1條感應線產生一第二電壓或電流信號，該第一電壓或電流信號的上半部及第二電壓或電流信號的上半部結合產生一第三電壓 或電流信號，該第一電壓或電流信號的下半部及第二電壓或電流信號的下半部結合產生一第四電壓或電流信號，該第三積體電路處理該第三及第四電壓或電流信號以取得該第N條感應線的感應量。

由於本發明係將該第一及第二積體電路對感應線充放電後所得的信號傳送至第三積體電路中進行處理，因此在使用每次選取兩條感應線進行充放電的方式時可以避免出現邊界問題。

圖3顯示使用二顆以上陣列電容式觸控IC掃描觸控面板的電容式觸控裝置20。圖4顯示圖3的局部放大圖。在電容式觸控裝置20中，副觸控IC 24掃描觸控面板22中的感應線TRY21至TRY40，副觸控IC 26掃描觸控面板22中的感應線TRY1至TRY20，副觸控IC 28掃描觸控面板22中的感應線TRX1至TRX20，副觸控IC 30掃描觸控面板22中的感應線TRX21至TRX40，副觸控IC 24、26、28及30將掃描後的資料傳送至主觸控IC 32以進行運算，此外主觸控IC 32還控制電容式觸控裝置20的整體運作以及負責與外部溝通。在此實施例中，副觸控IC 24、26、28及30以及主觸控IC 32均為陣列電容式觸控IC，但在其他實施例中，也可以用其他具有運算功能的IC來取代主觸控IC 32。由於電容式觸控裝置20使用多顆陣列電容式觸控IC同時掃描觸控面板，因此應用在大尺寸面板時， 不但具有多指觸控功能，也具有良好的取像速度。在習知的掃描方式中，為了得到較佳的感應量，每次都選取兩條感應線進行充放電，例如，當副觸控IC 28掃描感應線TRX19時，將對感應線TRX19及TRX20進行充放電，然而，當此掃描方式應用在電容式觸控裝置20時將產生邊界問題，參照圖4，這是因為感應線TRX20連接觸控IC 28而感應線TRX21連接觸控IC 20，因此觸控IC 28無法對感應線TRX21充放電，也就是說，觸控IC 28在掃描邊界處的感應線TRX20時，只能用單一條感應線TRX20來決定感應線TRX20的感應量，這將導致感應線TRX20的感應量有不正確或偏小的情形。

圖5顯示一種解決邊界問題的實施例，在電容式觸控裝置40中，副觸控IC 44掃描觸控面板42的感應線TRX1至TRX20，副觸控IC 46掃描觸控面板42的感應線TRX21至TRX40，副觸控IC 44具有輸出端442及444分別與副觸控IC 46的輸出端462及464連接並提供信號pp及np至主觸控IC的輸入端482及484，感應線控制信號用以選擇要進行充放電的感應線。圖6用以說明每次選取兩條感應線充放電的過程，其中波形50為調節信號，波形52及54為第N條感應線上的信號，波形56及58為第N+1條感應線上的信號，波形60為解調信號，波形62及64為信號pp，波形66為信號pp的平均值，波形68為信號pp的平均值，波形70及72為信號np，波形74為信號np的平均值，波形76為信號np的平均值。假設感應線控制 信號選擇感應線TRX1及TRX2時，副觸控IC 44根據內部設定的調節信號對感應線進行充放電，如波形50所示，當調節信號為高準位時，副觸控IC 44對感應線TRX1充電並對感應線TRX2放電，當調節信號為低準位時，副觸控IC 44對感應線TRX1放電並對感應線TRX2充電，因而得到如圖6中波形52、54、56及58的電壓或電流信號，其中波形52及56是沒有手指觸碰時所得到的電壓或電流信號，波形54及58則是有手指觸碰時得到的電壓或電流信號，接著，副觸控IC 44根據解調信號來送出電壓或電流信號，如波形60所示，當解調信號為高準位時，副觸控IC 44由輸出端442送出感應線TRX1的電壓或電流信號並由輸出端444送出感應線TRX2的電壓或電流信號，當解調信號為低準位時，副觸控IC 44由輸出端442送出感應線TRX2的電壓或電流信號並由輸出端444送出感應線TRX1的電壓或電流信號，因此，感應線TRX1的電壓或電流信號的上半部與感應線TRX2的電壓或電流信號的上半部結合產生信號pp，感應線TRX1的電壓或電流信號的下半部與感應線TRX2的電壓或電流信號的下半部結合產生信號np，最後主觸控IC 48再根據信號pp及np的平均值決定感應線TRX1的感應量，如波形66、68、74及76所示。

當感應線控制信號選擇感應線TRX20及TRX21時，副觸控IC 44及46根據內部設定的調節信號對感應線進行充放電，當調節信號為高準位時，副觸控IC 44對感應線 TRX20充電而副觸控IC 46對感應線TRX21放電，當調節信號為低準位時，副觸控IC 44對感應線TRX20放電而副觸控IC 46對感應線TRX21充電，因而得到如圖6中波形52、54、56及58的電壓或電流信號，接著，副觸控IC 44及46根據解調信號來送出電壓或電流信號，當解調信號為高準位時，副觸控IC 44由輸出端442送出感應線TRX20的電壓或電流信號而副觸控IC 46由輸出端464送出感應線TRX21的電壓或電流信號，當解調信號為低準位時，副觸控IC 44由輸出端444送出感應線TRX20的電壓或電流信號而副觸控IC 46由輸出端462送出感應線TRX21的電壓或電流信號，是以，感應線TRX20的電壓或電流信號的上半部與感應線TRX21的電壓或電流信號的上半部結合產生信號pp，感應線TRX20的電壓或電流信號的下半部與感應線TRX21的電壓或電流信號的下半部結合產生信號np，最後主觸控IC 48再根據信號pp及np的平均值決定感應線TRX20的感應量。

本發明的串接方式可以擴展到多顆副觸控IC，該多顆副觸控IC各自具有一第一輸出端及一第二輸出端，其中該多顆副觸控IC的第一輸出端連接在一起，同樣的，該多顆副觸控IC的第二輸出端也連接在一起。

圖7用以簡單說明電容式觸控裝置40的掃描方式，其中副觸控IC 44掃描感應線TRX1至TRX20，副觸控IC 46掃描感應線TRX21至TRX40，在第一次掃描時，副觸控IC 44對感應線TRX1及TRX2進行充放電以得到感應線TRX1 的感應量，在第二次掃描時，副觸控IC 44對感應線TRX2及TRX3進行充放電以得到感應線TRX2的感應量，當掃描到邊界時，如第二十次掃描，副觸控IC 44及46分別對感應線TRX20及TRX21進行充放電，由於副觸控IC 44及46都是將充放電後得到的電壓或電流信號送到主觸控IC 48進行最後運算，因此沒有邊界問題產生。

10‧‧‧觸控面板

12‧‧‧觸控IC

14‧‧‧觸控面板

20‧‧‧電容式觸控裝置

22‧‧‧觸控面板

24‧‧‧觸控IC

26‧‧‧觸控IC

28‧‧‧觸控IC

30‧‧‧觸控IC

32‧‧‧觸控IC

40‧‧‧電容式觸控裝置

42‧‧‧觸控面板

44‧‧‧觸控IC

442‧‧‧觸控IC 44的輸出端

444‧‧‧觸控IC 44的輸出端

46‧‧‧觸控IC

462‧‧‧觸控IC 46的輸出端

464‧‧‧觸控IC 46的輸出端

48‧‧‧觸控IC

482‧‧‧觸控IC 48的輸入端

484‧‧‧觸控IC 48的輸入端

50‧‧‧調節信號的波形

52‧‧‧無手指觸碰時第N條感應線上的波形

54‧‧‧手指觸碰時第N條感應線上的波形

56‧‧‧無手指觸碰時第N+1條感應線上的波形

58‧‧‧手指觸碰時第N+1條感應線上的波形

60‧‧‧解調信號的波形

62‧‧‧信號pp的波形

64‧‧‧信號pp的波形

66‧‧‧信號pp平均值的波形

68‧‧‧信號pp平均值的波形

70‧‧‧信號np的波形

72‧‧‧信號np的波形

74‧‧‧信號np平均值的波形

76‧‧‧信號np平均值的波形

圖1顯示傳統應用在小尺寸觸控面板的AI型陣列電容式感測技術；圖2顯示傳統應用在大尺寸觸控面板的AI型陣列電容式感測技術；圖3顯示使用二顆以上陣列電容式觸控IC掃描觸控面板的電容式觸控裝置；圖4顯示圖3的局部放大圖；圖5顯示一種解決邊界問題的實施例；圖6用以說明每次選取兩條感應線充放電的過程；以及圖7用以簡單說明圖5中電容式觸控裝置的掃描方式。

40‧‧‧電容式觸控裝置

42‧‧‧觸控面板

44‧‧‧觸控IC

442‧‧‧觸控IC 44的輸出端

444‧‧‧觸控IC 44的輸出端

46‧‧‧觸控IC

462‧‧‧觸控IC 46的輸出端

464‧‧‧觸控IC 46的輸出端

48‧‧‧觸控IC

482‧‧‧觸控IC 48的輸入端

484‧‧‧觸控IC 48的輸入端

Claims (8)

1. 一種電容式觸控裝置，包括：一觸控面板，具有多條感應線；一第一積體電路，充放電該多條感應線中的第N條感應線產生一第一電壓或電流信號；一第二積體電路，充放電該多條感應線中的第N+1條感應線產生一第二電壓或電流信號，該第一及第二電壓或電流信號被用來產生一第三電壓或電流信號及一第四電壓或電流信號；以及一第三積體電路，根據該第三及第四電壓或電流信號決定該第N條感應線的感應量；其中，該第一電壓或電流信號的上半部及該第二電壓或電流信號的上半部結合產生該第三電壓或電流信號，該第一電壓或電流信號的下半部及該第二電壓或電流信號的下半部結合產生該第四電壓或電流信號。
2. 如請求項1之電容式觸控裝置，其中該第一積體電路具有一第一輸出端輸出該第一電壓或電流信號的上半部以及一第二輸出端輸出該第一電壓或電流信號的下半部。
3. 如請求項2之電容式觸控裝置，其中該第二積體電路具有一第三輸出端輸出該第二電壓或電流信號的上半部以及一第四輸出端輸出該第二電壓或電流 信號的下半部。
4. 如請求項3之電容式觸控裝置，其中該第一輸出端與該第三輸出端連接並連接至該第三積體電路的輸入端。
5. 如請求項3之電容式觸控裝置，其中該第二輸出端與該第四輸出端連接並連接至該第三積體電路的輸入端。
6. 如請求項1之電容式觸控裝置，其中該第三積體電路包括根據該第三電壓或電流信號的平均值及該第四電壓或電流信號的平均值決定該第N條感應線的感應量。
7. 一種電容式觸控裝置的控制方法，該電容式觸控裝置包含一觸控面板具有多條感應線、一第一積體電路、一第二積體電路以及一第三積體電路，該控制方法包括下列步驟：以該第一積體電路充放電該多條感應線中的第N條感應線以產生一第一電壓或電流信號；以該第二積體電路充放電該多條感應線中的第N+1條感應線以產生一第二電壓或電流信號；將該第一電壓或電流信號的上半部及第二電壓或電流信號的上半部結合產生一第三電壓或電流信號；將該第一電壓或電流信號的下半部及第二電壓 或電流信號的下半部結合產生一第四電壓或電流信號；以及以該第三積體電路處理該第三及第四電壓或電流信號以取得該第N條感應線的感應量。
8. 如請求項7之控制方法，其中該取得該第N條感應線的感應量的步驟包括根據該第三電壓或電流信號的平均值及該第四電壓或電流信號的平均值決定該第N條感應線的感應量。