TWI408594B - 電容式近接感測暨觸控偵測裝置與方法 - Google Patents

Description

電容式近接感測暨觸控偵測裝置與方法

本發明係關於為一種觸控面板，特別是關於一種電容式近接感測暨觸控偵測裝置與方法。

隨著光電科技的發展，近接切換裝置已被大量運用在不同的機器上，例如：智慧性手機、運輸工具之購票系統、數位照像機、遙控器與液晶螢幕等。常見的近接切換裝置(Proximity Device)包括如近接感測器(Proximity sensor)與觸控面板(touch panel)等。其中，近接感測器之運作方式為：當一物體靠近感測器之感應範圍內，近接感測器在觸及該物體或不觸及物體的狀況下，經由近接感應之方式得知該物體接近近接感測器所在之位置。近接感測器將感應所得之信號轉變為一電子訊號，系統或機器會依據該電子訊號做出適當的反應，達成控制系統狀態之目的。觸控面板則用於觸碰座標之計算，如單點觸碰座標或者多點觸碰座標之計算。

近接感測器又稱近接開關(Proximity Switch)，應用在許多液晶電視、電源開關、家電開關、門禁系統、手持式遙控器與手機等，近年來，更是這些裝置與設備不可或缺的角色之一。它負責偵測物體是否靠近，以便讓控制器了解目前物體所在之位置。以家電應用來說，近接感測器被大量用在燈源的控制上，只要靠近近接感測器或碰觸近接感測器，依據感測訊號燈源就可進行開或關之動作。而近接感測器之種類及外型琳琅滿目，係為長方型、四方型、圓柱型、圓孔型、溝型、多點型等。依其原理可分成以下4種類型：電感式、電容式、光電式與磁氣式。

由上可知，近接感測器與觸控面板的應用領域差異極大，分別做為切換開關與觸碰座標之計算。以目前的技術而言，並未有如何處理近接感測器與觸控面板兩者的整合應用技術。因此，如何能整合近接感測器與觸控面板兩者，進而讓近接感測器的短距離空間感測功能與觸碰座標偵測功能整合，成為可讓電子設備大幅增加應用功能可能性的研究方向。

本發明係提出一種電容式近接感測暨觸控偵測裝置，包含：一電容式觸控面板，用以偵測一物件接近所產生之一感應訊號與該物件觸碰所產生之一觸碰訊號；及一控制單元，連接該電容式觸控面板，用以依據該感應訊號產生一控制資料，並依據該觸碰訊號計算該物件之一觸碰座標。

本發明係提出一種電容式近接感測暨觸控偵測方法，運用於一電容式觸控面板，包含以下步驟：設定一近接感測輸出模式；開啟一近接訊號偵測模式；偵測到一物件接近該電容式觸控面板，輸出一感應訊號；依據該感應訊號，輸出一控制資料；及偵測到該物件觸碰該電容式觸控面板，計算並輸出該物件之觸碰座標。

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

由於目前的電容式觸控面板多半為應用於”觸碰座標”之偵測，因此，並未有觸控面板特別作為近接感測開關之應用。本發明係將電容式觸控面板本身的”近接感應”之特性運用為近接感應開關，亦即，電容式觸控面板整體可作為一個近接感應開關，運用物件(例如，手指或手掌)接近電容式觸控面板時所產生的感應訊號來做為控制螢幕動作的控制資料。

首先，請參考第1圖，其為本發明所應用之觸控系統1架構圖，其包括有：觸控面板12、觸控感測電路14、近接感測電路16、控制電路18、電極20，其中，觸控感測電路14、近接感測電路16與控制電路18可合稱為控制單元22。

觸控面板12實質上為電容式觸控面板，其具有四個電極20，用以連接觸控感測電路14而使觸控面板12具有均勻的電場。觸控面板12另具有一層感測層(未劃出)，同樣連接至觸控感測電路14，用以偵測物件觸碰所發生的感應電流，進而偵測物件的觸碰座標。由於電容式觸控面板在物件觸碰到觸控面板之前，即會產生感應量。因此，通常為了防止外界的雜訊以及非必要的誤觸事件，在進行觸碰座標偵測時，會以一閥值(Threshold)來做為”觸碰”與否的判準。亦即，對於非觸碰的事件，由於其座標無法準確獲得，並且，由於判斷為無真實觸碰，目前的觸控面板技術上不予以處理。

本發明特別將此一過去產品視為問題的感應訊號加以運用，使得電容式觸控面板獲得一個新的應用。

在近接感測電路16上，其連接觸控感測電路14，實務上為並聯連接觸控面板12的電極20，以便偵測觸控面板12的物件感應訊號，進而輸出一控制資料；而觸控感測電路14則用來計算物件觸碰觸控面板12的座標。也就是，近接感測電路16並不計算近接的座標，僅提供是否有物件接近的控制資料。

在一具體實施例中，近接感測電路16可為一單晶片，觸控感測電路14可為一單晶片，控制電路18可為一單晶片。在另一實施例中，近接感測電路16與觸控感測電路14可構成一單晶片，控制電路18可為一單晶片。在另一實施例中，近接感測電路16與控制電路18可構成一單晶片可為一單晶片，觸控感測電路14可為一單晶片。在另一實施例中，近接感測電路16可為一單晶片，觸控感測電路14與控制電路18可構成一單晶片。在另一實施例中，近接感測電路16、觸控感測電路14與控制電路18可共同構成一單晶片。

亦即，近接感測電路16的功能，可由觸控感測電路14來加以實現，端視觸控感測電路14是否可達到物件近接偵測的功能，若有，則須輸出控制資料。而控制電路18則要控制輸出觸控感測電路14的觸控座標以及近接感測電路16所產生的近接感測訊號。藉由這兩個不同的資料，來提供給應用端不同的資訊。

近接感測電路16實際上又有兩種不同的訊號產生方式，分別為多階近接資料與一階近接資料，以下說明於第2圖與第3圖。

請參考第2圖，其為本發明之觸控偵測裝置之多階近接資料之示意圖。透過近接感測電路16的輸出控制，可將電子裝置100當中的觸控面板12的近接感測之結果，輸出為多階近接資料。亦即，只要物件2進入了觸控面板12的近接感測範圍D7，近接感測電路16即輸出代表D7的感應訊號；進入近接感測範圍D6時，近接感測電路16即輸出代表D7的感應訊號；其餘者依此類推。也就是，近接感測電路16會依據物件位於Dx的位置，而輸出不同的近接感測訊號，此即為多階近接感測訊號。藉由多階近接感測訊號的輸出，可讓系統得知物件的深度。

請參考第3圖，其為本發明之觸控偵測裝置之一階近接資料之示意圖。透過近接感測電路16的輸出控制，可將電子裝置100當中的觸控面板12的近接感測之結果，輸出為一階近接資料。亦即，只要物件2進入了觸控面板12的近接感測範圍D1，近接感測電路16即輸出一階近接資料。無論物件2進入Dx的哪個位置，均不會再產生新的近接感測訊號。

於是，藉由近接感測電路16的動作，可使觸控面板12的輸出包含觸碰座標與感應訊號兩個部份。控制電路18更可將感應訊號轉換為一控制資料之輸出，或由近接感測電路16直接轉換為控制資料之輸出。在多階近接資料的應用上，可將此控制資料輸出為代表一物件進入手勢的控制資料。

接著，請參考第4圖，其為本發明之電容式近接感應暨觸控偵測方法流程圖第一實施例，包含以下步驟：

步驟110：設定近接感測輸出為一階近接偵測模式。

步驟112：開啟近接偵測模式。

步驟114：偵測到物件接近，依據所偵測之一階近接資料輸出一控制資料。

步驟116：開啟觸碰偵測模式。

步驟118：依據該控制資料，控制螢幕畫面轉換。例如，彈跳出一視窗。

步驟120：偵測到物件觸碰，計算並輸出物件觸碰座標。

接著，請參考第5圖，其為本發明之電容式近接感應暨觸控偵測方法流程圖第二實施例，包含以下步驟：

步驟130：設定近接感測輸出為多階近接偵測模式。

步驟132：開啟近接偵測模式。

步驟134：偵測到物件接近，以一工作週期依序輸出多階近接資料，並依據該多階近接資料輸出為一控制資料。控制資料可以是一進入之手勢。

步驟136：依據多階近接資料開啟觸碰偵測模式。

步驟138：依據該控制資料，控制螢幕畫面轉換。例如，彈跳出一視窗，或者，依據進入之手勢進行各種控制動作。

步驟140：偵測到物件觸碰，計算並輸出物件觸碰座標。

雖然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然其並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．觸控系統

2．．．物件

12．．．觸控面板

14．．．近接感測電路

16．．．觸控感測電路

18．．．控制電路

20．．．電極

22．．．控制單元

100．．．電子裝置

D0~D7．．．距離

Dx．．．距離

第1圖係為其為本發明所應用之觸控系統架構圖；

第2圖係為本發明之觸控偵測裝置產生之多階近接資料之示意圖；

第3圖係為本發明之觸控偵測裝置產生之一階近接資料之示意圖；

第4圖係為本發明之電容式近接感應暨觸控偵測方法流程圖第一實施例；及

第5圖係為本發明之電容式近接感應暨觸控偵測方法流程圖第二實施例。

1．．．觸控系統

12．．．觸控面板

14．．．近接感測電路

16．．．觸控感測電路

18．．．控制電路

20．．．電極

22．．．控制單元

Claims (3)

1. 一種電容式近接感測暨觸控偵測裝置，包含：一電容式觸控面板，用以偵測一物件之接近而產生一感應訊號與偵測該物件觸碰而產生一觸碰訊號；及一控制單元，連接該電容式觸控面板，用以依據該感應訊號產生一控制資料，並依據該觸碰訊號計算該物件之一觸碰座標，該控制單元包含：一近接感測電路，用以接收該感應訊號並產生該控制資料，該控制資料係為係為一階近接資料或多階近接資料，該多階近接資料係為對應於該物件之接近距離而產生之不同感應量大小之感應訊號大小，以確認知物件的深度；一觸控感測電路，用以接收該觸碰訊號並計算該觸碰座標；及一控制電路，控制輸出該觸控感測電路之該觸控座標與該近接感測電路所產生之該控制資料；其中，該控制單元之該近接感測電路係依據該感應訊號之產生以控制該觸控感測電路之致能。
2. 一種電容式近接感測暨觸控偵測方法，運用於一電容式觸控面板，包含以下步驟：設定該電容式觸控面板之一近接偵測模式；開啟該近接偵測模式；偵測到一物件進入該電容式觸控面板之一近接感測範圍內，依據一感應訊號輸出一控制資料，該控制資料係為一階近接資料或多階近 接資料，該多階近接資料係為依據該物件之接近距離而產生之不同感應量大小之感應訊號；及依據該感應訊號，開啟一觸碰偵測模式，該觸碰偵測模式偵測到該物件觸碰該電容式觸控面板，計算並輸出該物件之觸碰座標。
3. 如請求項2所述之方法，更包含以下步驟：依據該控制資料，控制一螢幕之畫面轉換。