TWI417776B - 改善觸控面板之準確度的裝置及方法 - Google Patents

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Description

改善觸控面板之準確度的裝置及方法
本發明係關於觸控面板之領域，更係關於一種改善觸控面板之線性及感測準確度的裝置及方法。
傳統上，電子裝置之輸入係以鍵盤與滑鼠為之，而不能以人類直覺的方式為之。之後，觸控面板已被廣用於各類大小型電子裝置中，此時使用者得以手或觸控筆等物件觸擊其上之面板的方式對該電子裝置進行觸點輸入，此時觸控面板下方所設之感測裝置感測該觸點之位置，藉以達成操作該觸控電子裝置的目的。以感測觸點輸入之感測機制分，觸控面板可分類為電阻式、電容式、音波式、光學式及電磁式等觸控面板；以觸控面板之種類分，其又包含觸控面板及觸控板等分類。
以電容式觸控制感測機制為基礎之電容式觸控面板為例，其係藉由感測一觸點輸入位置之各側電流、並藉該等電流之相互關係而判定出該觸點輸入的位置。
請參閱第一圖，其為一傳統電容式觸控面板之觸點輸入位置感測的說明示意圖。如第一圖所示，一電容式觸控面板10基本上係由一透明基板11、一導電鍍膜12、一電極圖案13及一絕緣硬式鍍層14所構成，其中該透明基板11可為玻璃，該電極圖案13形成於該觸控面板10的周緣部份，用以補償該導電鍍膜12上之一電場的曲線分佈，以下將有說明。此外，該觸控面板10的四角落處各與一連外導線A、B、C及D相接，用以各接收一交流感測訊號AC1、AC2、AC3及AC4以供量測觸控面板10上之一觸點P的位置用，如第二圖所示，其中。
在實際工作時，該等交流感測訊號AC1、AC2、AC3及AC4為振幅大小相同之交流方波或弦波電壓訊號，此時各連外導線A、B、C及D上各有一電流I1、I2、I3及I4通過。藉由量取每一連外導線A、B、C及D之在該觸點P出現前與出現時的電流變化量△I1、△I2、△I3及△I4，該觸點P位置的座標便可依下式被計算出：x＝(△I3＋△I4－△I1－△I2)/(△I1＋△I2＋△I3＋△I4) (1)，y＝(△I1＋△I4－△I3－△I2)/(△I1＋△I2＋△I3＋△I4) (2)。
然而，若觸控面板10無該補償用之電極圖案13的存在，則該等交流感測訊號AC1、AC2、AC3及AC4在該觸控面板10上形成的電場會呈曲線分佈，如第三圖所示。第三圖之電場曲線分佈形成了一如第四圖所示之等位線，此會造成觸點P之位置亦被感測為偏離而不準確。對此一電場與等位線曲線分佈問題，一般皆設法對其加以補償，在觸控面板10之四邊處加以上述等之補償電極13即為一般常見的作法，藉以將等電位線分佈改變為如第五圖所示者，其線性彎曲問題得到改善。
鑑於上述問題，本發明提出一種藉改善該觸控面板之線性彎曲問題而同時達成改善該種觸控面板之觸點感測準確度的裝置及方法。
鑑於上述習知技術所存在的問題，本發明之一目的即在於提出一種改善一觸控面板之觸點感測準確度的裝置及方法，其藉改善習用技術中之線性彎曲的方式改善觸控面板之準確度問題。
在本發明之改善一觸控面板之觸點感測準確度的裝置中，該面板實質上呈一矩形，並具有一透明基板與該透明基板同形形成並位於該透明基板上之具透明導電特性的感測層，並具有一第一X側、一第二X側、一第一Y側及一第二Y側，該裝置包含一感測來源、複數條第一及第二X連外導線、複數條第一及第二Y連外導線、一電流測量單元、一電流計算單元及一座標判定單元。該感測來源包含一第一感測訊號源及一第二感測訊號源；該些第一及第二X連外導線被分別被同時與該面板之第一及第二X側電性耦接或斷開，以令該些第一及第二X連外導線與該面板在電性耦接之時接收該第一感測訊號源之一第一感測訊號，並分別在每一條第一及第二X連外導線上產生一第一電流及一第二電流；該些第一及第二Y連外導線分別被同時與該面板之第一及第二Y側電性耦接或斷開，以令該些第一及第二Y連外導線與該面板在電性斷開之時接收該第二感測訊號源之一第二感測訊號，並分別在每一條第一及第二複數條Y連外導線上產生一第三電流及一第四電流；該電流測量單元被用以分別測量該觸點出現之前及之後之該些第一、第二、第三及第四電流；該電流計算單元被用以分別加總該觸點出現之前及之後之該些第一、第二、第三及第四電流，以分別獲得該觸點出現之前及之後之一第一、第二、第三與第四總電流；該座標判定單元被用以根據該觸點出現之前及之後之該第一、第二、第三及第四總電流判定該觸點之位置的一x座標與一y座標。
在本發明之改善一觸控面板之觸點感測準確度的方法中，該 面板實質上呈一矩形，並具有一透明基板與該透明基板同形形成並位於該透明基板上之具透明導電特性的感測層，並具有一第一X側、一第二X側、一第一Y側及一第二Y側，該方法包含下列步驟：分別提供相等數目之複數條第一及第二X連外導線於該面板之第一及第二X側上之感測層的附近，且分別提供相等數目之分別提供第一及第二Y連外導線於第一及第二Y側上之感測層的附近；提供一第一感測訊號源與一第二感測訊號源；使該些第一及第二X連外導線被同時各與該面板之第一及第二X側上的感測層處電性耦接，並使該些第一及第二Y連外導線被同時各與該面板之第一及第二Y側上的感測層處電性斷開，以令該些第一及第二X連外導線同時各自一第一感測訊號源接收一第一感測訊號，並在每一條第一及第二X連外導線上分別產生一第一電流及一第二電流；使該些第一及第二Y連外導線被同時各與該面板之第一及第二Y側上的感測層處電性耦接，並使該些第一及第二X連外導線被同時各與該面板之第一及第二X側上的感測層處電性斷開，以令該些第一及第二Y連外導線同時各自一第二感測訊號源接收一第二感測訊號，並在每一條第一及第二Y連外導線上分別產生一第三電流及一第四電流；分別測量在該觸點出現之前與之後各第一及第二X連外導線上之第一及第二電流，並分別測量在該觸點出現之前與之後各第一及第二複數條Y連外導線上之第三及第四電流；分別加總在該觸點出現之前與之後之該些第一及第二電流，以分別得到一第一總電流與一第二總電流，並分別加總在該觸點出現之前與之後之該些第三及第四電流，以分別得到一第三總電流與一第四總電流；利用該觸點出現之前與之後之該第一與第二總電流計算該觸點位置之一x座標位置，並 利用該觸點出現之前與之後之該第三與第四總電流計算該觸點位置之一y座標位置。
在一較佳實施例中，上述觸控面板包含一電容式觸控面板、一五線電阻式觸控面板或一六線電阻式觸控面板。
藉由使用本發明，電容式、五線電阻式或六線電阻式觸控面板上之線性得以被改善，故觸點感測準確度同時被改善。
本發明為一種改善觸控面板之觸點感測準確度的裝置及方法，以下將藉由較佳實施例配合所附圖式對其詳加說明。
第六圖為本發明所指之觸控面板的立體分解圖。如第六圖所示，本發明之觸控面板60包含一透明基板61及一感測層62，並可為一電容式觸控面板、一五線電阻式觸控面板或一六線電阻式觸控面板，其中該透明基板61可為玻璃基板等，該感測層62同形形成於透明基板61上，並具有透明與導電特性。此外，該感測層62上通常尚有一二氧化矽層(未顯示)，用以提供對感測層62的保護。此外，該感測層62被提供以多道外部感測訊號，藉以作為感測一觸點在感測層62及該二氧化矽層上的位置，其細節將說明如下。
第七圖為本發明之改善觸控面板之觸點感測準確度之裝置的功能方塊圖。如第七圖所示，本發明之裝置70包含一感測來源71、一訊號連接單元72、一電流測量單元73、一電流計算單元74及一座標判定單元75。其中該感測來源71包含一X及一Y感測訊號源711,712，該訊號連接單元72包含對應於X1側及 X2側的複數條X連外導線721,722與對應於Y1及Y2側的複數條Y連外導線723,724。
第八圖為說明本發明之改善觸控面板之觸點感測準確度之裝置的上視平面示意圖。如第八圖所示，該觸控面板60之感測層62上具有二X側X1,X2及二Y側Y1,Y2，並具有一工作區63，一觸點P即作用於該工作區63內。對應於X1側及X2側之的數量相等的複數條X連外導線721,722被分別電性耦接至工作區63外部的二X側X1,X2，對應於Y1側及Y2側的數量相等的複數條Y連外導線723及724則分別被電性耦接至二Y側Y1,Y2，藉以分別自該外部感測訊號源71之一X感測訊號源711及一Y感測訊號源712接收一感測訊號Vs1,Vs2，並分別在該等X及Y連外導線721,722,723,724上形成一電流I。在一較佳實施例中，該X及Y感測訊號源711,712為一相同之外部感測訊號源，且該感測訊號Vs1,Vs2為一相同之感測訊號。
實際上，該等X與Y連外導線721,722,723,724對於對應之X及Y感測訊號源711,712之感測訊號Vs1,Vs2的接收係以交替獨立的方式為之，即該等X與Y連外導線721,722,723,724不同時與面板60之感測層62電性耦接，藉以能獨立判定觸點位置P座標之x與y座標值。
在一較佳實施例中，該等X與Y連外導線721,722,723及724與感測層62的耦接處設置有多個開關76，藉以利用一控制器77控制該等開關76而控制X與Y連外導線721,722,723,724與感測層62的電性耦接與斷開狀態，此時控制器77中可包含一第一電路單元771和一第二電路單元772分別負責之。
接著，該電流測量單元73對該等電流I加以測量，以分別 各得到X及Y連外導線721,722,723,724上的電流：一第一電流、一第二電流、一第三電流及一第四電流。
接著，該電流計算單元74被用以分別加總上述之第一電流、一第二電流、一第三電流及一第四電流以得到該等X及Y連外導線721,722,723,724上的一第一總電流I1、一第二總電流I2、一第三總電流I3及一第四總電流I4，並分別計算該第一、第二、第三及第四總電流I1、I2、I3及I4在觸點P出現時與出現前的差值△I1、△I2、△I3及△I4。
最後，該觸點位置P的x與y座標值可分別以同於習用技術之下列關係式求出：x=(△I1-△I2)/(△I1+△I2)， (3)，及y=(△I3-△I4)/(△I3+△I4) (4)。
第九A圖及第九B圖分別為本發明之對該觸控面板之線性改善的X相關與Y相關部份示意圖。如第九A與B圖所示，該等X與Y連外導線721,722,723,724所形成之多個等位線91,92,93,94,95,96分佈的線性彎曲程度極低，故遠較習用技術所得到者為佳。
第十圖所示為本發明之改善觸控面板之觸點感測準確度之方法的流程圖，其可被用於如第六圖所示之裝置中，故請同時配合第六圖閱讀之。
如第十圖所示，首先相等數目之複數條X連外導線721,722被提供在該面板60之二X側X1,X2上之感測層62的附近，且複數條相等數目之Y連外導線723,724被提供於第一及第二Y側Y1,Y2上之感測層62的附近(S1001)。
同時，一第一感測訊號源711與一第二感測訊號源712被提 供(S1002)。
接著，該等X連外導線721,722被同時各電性耦接至面板60之二X側X1,X2上的感測層62處，且該等Y連外導線723,724被各與面板60之二Y側Y1,Y2上之感測層62處電性斷開，以令各X連外導線721,722同時自一第一感測訊號源711接收一第一感測訊號Vs1(S1003)。
接著，各X1及X2側上之各X連外導線721,722上的電流I被測量，且所有X1及X2側上該等X連外導線721,722上的電流I的總和I1與I2被計算(S1004)。
接著，該等Y連外導線723,724被同時各電性耦接至該面板60之二Y側Y1,Y2上的感測層62處，且該等X連外導線721,722被與該面板60之二X側X1,X2上之感測層62處電性斷開。同時，各Y連外導線723,724同時自一第二感測訊號源712接收一第二感測訊號Vs2(S1005)。
接著，Y1及Y2側上之各Y連外導線723,724上的電流I被測量，且所有Y1及Y2側上該等Y連外導線723,724上的電流I的總和I3與I4被計算(S1006)。
最後，依據觸點出現之前與之後之電流I1及I2用以計算該觸點P之位置的一x座標，且依據觸點出現之前與之後之電流I3及I4計算該觸點P之位置的一y座標(S1007)，且該觸點位置P之座標(x,y)分別係以下列關係式決定：x=(△I1-△I2)/(△I1+△I2)， (5)，及y=(△I3-△I4)/(△I3+△I4) (6)，其中△I1、△I2、△I3及△I4分別為電流I1、I2、I3及I4在觸點P出現時與出現前的差值。
在一較佳實施例中，步驟S703與S705之交替進行係以提供多個開關76於該等X及Y連外導線711,712,713,714之間，並控制該等開關元件76的開關的方式達成上述電性耦接與電性斷開目的。
藉由使用本發明，上述觸控面板上在工作區內有良好均勻的電場分佈，其使線性彎曲之問題變小，故觸點位置感測的準確度被大幅提昇。
本發明已藉由特定實施例說明如上，熟習該項技術者可藉由該等實施例之原理而推衍出其它可能實施例，如此推衍出之實施例皆屬於本發明的精神範圍，故本發明之實際範圍當由後附之申請專利範圍定義之。此外，本發明之申請專利範圍的解讀當令該電容式觸控面板上的X與Y方向可對調。
10‧‧‧電容式觸控面板
11‧‧‧透明基板
12‧‧‧導電鍍膜
13‧‧‧電極圖案
14‧‧‧絕緣硬式鍍層
60‧‧‧觸控面板
61‧‧‧透明基板
62‧‧‧感測層
63‧‧‧工作區
70‧‧‧本發明之裝置
71‧‧‧感測來源
72‧‧‧訊號連接單元
73‧‧‧電流測量單元
74‧‧‧電流計算單元
75‧‧‧座標判定單元
76‧‧‧開關
77‧‧‧控制器
771‧‧‧第一電路單元
772‧‧‧第二電路單元
711‧‧‧X感測訊號源
712‧‧‧Y感測訊號源
721‧‧‧X1側X連外導線
722‧‧‧X2側X連外導線
723‧‧‧Y1側Y連外導線
724‧‧‧Y2側Y連外導線
S1001‧‧‧步驟1001
S1002‧‧‧步驟1002
S1003‧‧‧步驟1003
S1004‧‧‧步驟1004
S1005‧‧‧步驟1005
S1006‧‧‧步驟1006
S1007‧‧‧步驟1007
本發明之較佳實施例的說明係透過下列圖式而為，其中：第一圖為一種習用之電容式觸控面板之立體分解圖；及第二圖為說明第一圖所示電容式觸控面板之接收感測訊號以判定一觸點位置的示意圖；第三圖為第一圖所示電容式觸控面板在被加以感測訊號時的電場分佈圖；第四圖為對應第三圖電場分佈的等位線分佈圖；第五圖為對第一圖之電容式觸控面板加以補償後的等位線分佈；第六圖為本發明所指之觸控面板的立體分解圖； 第七圖為本發明之改善觸控面板之觸點位置感測準確度之裝置之功能方塊圖；第八圖為說明本發明之改善觸控面板之觸點感測準確度之裝置的上視平面示意圖；第九A圖及第九B圖分別為為本發明之改善觸控面板之觸點感測準確度之裝置對該觸控面板之線性改善的X及Y相關部份示意圖；及第十圖為說明本發明之改善觸控面板之觸點感測準確度之方法的流程圖。
S1001．．．步驟1001
S1002．．．步驟1002
S1003．．．步驟1003
S1004．．．步驟1004
S1005．．．步驟1005
S1006．．．步驟1006
S1007．．．步驟1007

Claims (12)

  1. 一種改善觸控面板之觸點感測準確度的裝置，其中該面板實質上呈一矩形，並具有一透明基板與該透明基板同形形成並位於該透明基板上之具透明導電特性的感測層，並具有一第一X側、一第二X側、一第一Y側及一第二Y側，該裝置包含：一感測來源，包含一第一感測訊號源及第二感測訊號源；複數條第一及第二X連外導線，分別被同時與該面板之第一及第二X側電性耦接或斷開，以令該些第一及第二X連外導線與該面板在電性耦接之時接收該第一感測訊號源之一第一感測訊號，並在每一條第一X連外導線上產生一第一電流與在每一條第二X連外導線上產生一第二電流；複數條第一及第二Y連外導線，分別被同時與該面板之第一及第二Y側電性耦接或斷開，以令該些第一及第二Y連外導線與該面板在電性耦接之時接收該第二感測訊號源之一第二感測訊號，並在每一條第一Y連外導線上產生一第三電流與在每一條二Y連外導線上產生一第四電流；一電流測量單元，被用以分別測量該觸點出現之前及之後之該些第一及第二X及Y連外導線上之該些第一、第二、第三及第四電流；一電流計算單元，被用以分別加總該觸點出現之前及之後之各第一、第二、第三及第四電流，以產生該觸點出現之前及之後之一第一、第二、第三及第四總電流； 一座標判定單元，被用以根據該觸點出現之前及之後的該第一及第二總電流判定該觸點之位置的一x座標，以及根據該觸點出現之前及之後的第三及第四總電流判定該觸點之位置的一y座標。
  2. 如申請專利範圍第1項之改善觸控面板之觸點感測準確度的裝置，更包含複數個第一開關、複數個第二開關及一控制器，該些第一開關與該些第二開關分別被置於該些第一及第二X連外導線與該面板之第一及第二X側之間與該些第一及第二Y連外導線與該面板之第一及第二Y側之間，以分別為該控制器控制而使該些第一及第二X連外導線與該面板之間相電性耦接或電性斷開、及使該些第一及第二Y連外導線與該面板之第一及第二Y側之間相電性斷開或電性耦接。
  3. 如申請專利範圍第1項之改善觸控面板之觸點感測準確度的裝置，其中該第一及第二感測訊號源相同，且該第一及第二感測訊號相同。
  4. 如申請專利範圍第1項之改善觸控面板之觸點感測準確度的裝置，其中該面板本體內更包含一實質上為矩形的工作區，該觸點即作用在該工作區內。
  5. 如申請專利範圍第1項之改善觸控面板之觸點感測準確度的裝置，其中該觸控面板為一電容式觸控面板、一五線電阻式觸控面板或一六線電阻式觸控面板。
  6. 如申請專利範圍第1項之改善觸控面板之觸點感測準確度的裝置，其中該觸點位置之x與y座標分別以下列關係式決定： x=(△I1-△I2)/(△I1+△I2)，y=(△I3-△I4)/(△I3+△I4)，其中△I1、△I2、△I3及△I4分別為該觸點出現之前及之後之該第一、第二、第三與第四總電流的差值。
  7. 一種改善觸控面板之觸點感測準確度的方法，其中該面板實質上呈一矩形，並具有一透明基板與該透明基板同形形成並位於該透明基板上之具透明導電特性的感測層，並具有一第一X側、一第二X側、一第一Y側及一第二Y側，該方法包含下列步驟：分別提供相等數目之複數條第一及第二X連外導線於該面板之第一及第二X側上之感測層的附近，且分別提供相等數目之複數條第一及第二Y連外導線於第一及第二Y側上之感測層的附近；提供一第一感測訊號源與一第二感測訊號源；使該些第一及第二X連外導線被同時各與該面板之第一及第二X側上的感測層處電性耦接，並使該些第一及第二Y連外導線被同時各與該面板之第一及第二Y側上的感測層處電性斷開，以令該些第一及第二X連外導線同時各自一第一感測訊號源接收一第一感測訊號，並在每一條第一及第二X連外導線上分別產生一第一電流及一第二電流；使該些第一及第二Y連外導線被同時各與該面板之第一及第二Y側上的感測層處電性耦接，並使該些第一及第二X連外導線被同時各與該面板之第一及第二X側上的感測層處電性斷開，以令該些第一及第二Y連外導線同時各自一第二感測訊號源接收一第二感測 訊號，並在每一條第一及第二Y連外導線上分別產生一第三電流及一第四電流；分別測量在該觸點出現之前與之後的各第一及第二電流，並分別測量在該觸點出現之前與之後該之各第三及第四電流；分別加總在該觸點出現之前與之後之各第一及第二電流，以分別得到該觸點出現之前與之後的一第一總電流與一第二總電流，並分別加總之各第三及第四電流，以分別得到該觸點出現之前與之後的一第三總電流與一第四總電流；利用該觸點出現之前與之後的該第一與第二總電流之關係計算該觸點位置之一x座標位置，並利用該觸點出現之前與之後的該第三與第四總電流之關係計算該觸點位置之一y座標位置。
  8. 如申請專利範圍第7項之改善該觸控面板之觸點感測準確度的方法，其中透過開啟電性耦接該些第一及第二複數條X連外導線與該面板之第一及第二X側之間之多個第一開關及關閉電性耦接該些第一及第二Y連外導線與該面板之第一及第二Y側之間之多個第二開關，來使該些第一及第二條X連外導線被同時分別與該面板之第一及第二X側上的感測層處電性耦接，並使該些第一及第二Y連外導線被同時分別與該面板之第一及第二Y側上的感測層處電性斷開；以及透過關閉電性耦接該些第一及第二複數條X連外導線與該面板之第一及第二X側之間之該些第一開關及開啟電性耦接該些第一及第二Y連外導線與該面板之第一及第二Y側之間之該些第二開關，來使該些第一及第二條X連外導線被同時分別與該面板之第一及第 二X側上的感測層處電性斷開，並使該些第一及第二Y連外導線被同時分別與該面板之第一及第二Y側上的感測層處電性耦接。
  9. 如申請專利範圍第7項之改善觸控面板之觸點感測準確度的方法，其中該第一及第二感測訊號源相同，且該第一及第二感測訊號相同。
  10. 如申請專利範圍第7項之改善觸控面板之觸點感測準確度的方法，其中該面板本體內更包含一實質上為矩形的工作區，該觸點即作用在該工作區內。
  11. 如申請專利範圍第7項之改善觸控面板之觸點感測準確度的方法，其中該觸控面板包含一電容式觸控面板、一五線電阻式觸控面板或一六線電阻式觸控面板。
  12. 如申請專利範圍第7項之改善觸控面板之觸點感測準確度的方法，其中該x座標位置與該y座標位置的計算公式如下：x=(△I1-△I2)/(△I1+△I2)，y=(△I3-△I4)/(△I3+△I4)，其中△I1、△I2、△I3及△I4分別為該觸點出現之前及之後之該第一、第二、第三與第四總電流的差值。
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