TWI427518B - 觸控感測電路及觸控感測方法 - Google Patents

觸控感測電路及觸控感測方法 Download PDF

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TWI427518B TW098126472A TW98126472A TWI427518B TW I427518 B TWI427518 B TW I427518B TW 098126472 A TW098126472 A TW 098126472A TW 98126472 A TW98126472 A TW 98126472A TW I427518 B TWI427518 B TW I427518B
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Description

觸控感測電路及觸控感測方法
本發明係與觸控面板有關，特別是關於一種能夠透過等效電容值之感測真正實現電容式觸控面板上的多點觸控之觸控感測電路及觸控感測方法。
一般而言，觸控面板依照其感應原理的不同，大致可分為電阻式、電容式、超音波式、光學(例如紅外線)式等不同類型。其中，電容式觸控面板由於只需輕輕觸碰即能感應，並且手指與觸控面板之間的接觸幾乎不會產生磨損，性能穩定且使用壽命長。因此，相較於傳統的電阻式觸控面板，電容式觸控面板在耐受性及光學上的確表現出更為優異的性能。
請參閱圖一A及圖一B。圖一A及圖一B係繪示傳統的觸控感測電路1及其控制訊號輸入時序圖。如圖一A及圖一B所示，傳統的觸控偵測電路採用分時的方式由X軸方向至Y軸方向(亦可為由Y軸方向至X軸方向)循序由訊號輸入模組12輸入脈衝方波至觸控面板上之各個觸控墊X1~X6以及Y1~Y6，再由感測模組14量測指示單元(例如手指或觸控筆尖等)接觸面板時產生的寄生電容變化，進而偵測使用者之觸控動作及其於面板上所形成之觸控點的位置。
然而，當使用者於電容式觸控面板上進行多點觸控時，上述之傳統的偵測電路架構及其偵測方法僅能偵測出多個觸 控點的範圍，而無法判定其真正的觸控位置。舉例而言，當使用者以二根手指觸碰到電容式觸控面板時，傳統的偵測電路將會分別在X軸及Y軸上偵測到兩個寄生電容變化最大值。然而，由於這兩個最大值可以透過兩種不同的觸碰方式產生，使得系統無法準確地判斷究竟是兩種接觸方式中的哪一種，而這些不是真正被觸碰的點即稱之為「假性觸控點」(ghost point)。
圖二A及圖二B係繪示傳統的觸控感測電路偵測雙觸控點之示意圖。如圖二A所示，假設使用者於觸控面板10上所形成的兩個觸控點分別位於A點與B點，偵測電路將會在X軸上偵測到兩個寄生電容變化最大值，同時亦會在Y軸上偵測到兩個寄生電容變化最大值。此時，觸控感測電路無法判定上述之寄生電容變化究竟是由位於A點及B點的兩個觸控點所產生，還是由位於A'點及B'點之兩個觸控點所產生。圖二A中位於A'點及B'點的這兩個觸控點即為假性觸控點。同理，如圖二B所示，當使用者於觸控面板10上形成位於C點及D點的兩個觸控點時，即可能產生位於C'點及D'點的兩個假性觸控點。
因此，本發明提出一種觸控感測電路及一種觸控感測方法，以解決上述問題。
根據本發明之一具體實施例為一種觸控感測電路。於實際應用中，觸控感測電路可用於電容式觸控面板，以感測指示單元碰觸電容式觸控面板之位置。其中，電容式觸控面板 包含(M×N)個觸控點、M組第一觸控墊組及N組第二觸控墊組。每一組第一觸控墊組及每一組第二觸控墊組分別沿著第一方向及第二方向排列，並且分別包含至少一個第一觸控墊及至少一個第二觸控墊。第一觸控墊及第二觸控墊分別分佈於(M×N)個觸控點。其中，M及N皆為正整數。
於此實施例中，電容值量測電路包含第一訊號輸入模組、第二訊號輸入模組、第一感測模組、第二感測模組及處理單元。第一訊號輸入模組沿著第一方向依序對M組第一觸控墊組輸入第一訊號；第二訊號輸入模組沿著第二方向依序對N組第二觸控墊組輸入第二訊號。第一感測模組及第二感測模組分別用以感測M組第一觸控墊組之第一等效電容值以及N組第二觸控墊組之第二等效電容值。處理單元耦接第一感測模組以及第二感測模組，用以根據第一等效電容值及第二等效電容值判斷指示單元碰觸電容式觸控面板之位置。
根據本發明之另一具體實施例為一種觸控感測方法。該觸控感測方法係用以感測指示單元碰觸電容式觸控面板之位置。其中，電容式觸控面板包含(M×N)個觸控點、M組第一觸控墊組及N組第二觸控墊組。每一組第一觸控墊組及每一組第二觸控墊組分別沿著第一方向及第二方向排列，並且分別包含至少一個第一觸控墊及至少一個第二觸控墊。第一觸控墊及第二觸控墊分別分佈於(M×N)個觸控點。其中，M及N皆為正整數。
於此實施例中，該觸控感測方法包含下列步驟。首先，沿著電容式觸控面板之第一方向依序對M組第一觸控墊組輸 入第一訊號，同時沿著電容式觸控面板之第二方向依序對N組第二觸控墊組輸入第二訊號。接著，分別偵測M組第一觸控墊組及N組第二觸控墊組之第一等效電容值及第二等效電容值。最後，根據第一等效電容值及第二等效電容值判斷指示單元碰觸電容式觸控面板之位置。其中，第一等效電容值及第二等效電容值係根據指示單元碰觸到電容式觸控面板之位置、第一訊號及第二訊號產生變化。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
本發明提出一種觸控感測電路。觸控感測電路可用於電容式觸控面板，以感測指示單元碰觸電容式觸控面板之位置。
請參閱圖三A，圖三A係繪示根據本發明之一具體實施例的觸控感測電路3及電容式觸控面板30之示意圖。如圖三A所示，電容式觸控面板30包含(6×6)個觸控點300、六組第一觸控墊組Y1~Y6及六組第二觸控墊組X1~X6。需注意的是，電容式觸控面板所包含的觸控墊組及觸控點的數目並不以此例為限，端視實際應用時之需求而定。接下來，將分別就電容式觸控面板30及觸控感測電路3之架構進行介紹。
首先，於電容式觸控面板30中，第一觸控墊組Y1~Y6係依序沿著Y方向排列，而第二觸控墊組X1~X6則是依序沿著X方向排列。此外，第一觸控墊組Y1~Y6及第二觸控墊組 X1~X6分別包含至少一個第一觸控墊及至少一個第二觸控墊，並且第一觸控墊及第二觸控墊係分別分佈於(6×6)個觸控點300。
至於觸控感測電路3則包含有第一訊號輸入模組32、第二訊號輸入模組33、第一感測模組34、第二感測模組35及處理單元36。其中，第一訊號輸入模組32及第一感測模組34分別耦接至電容式觸控面板30之六組第一觸控墊組Y1~Y6；第二訊號輸入模組33及第二感測模組35則分別耦接至六組第二觸控墊組X1~X6。值得注意的是，有些觸控感測電路的輸入模組可同時具有感測模組之功能，亦即輸入模組與感測模組在實務上可加以整合為同一個模組，並不以此實施例為限。
於此實施例中，觸控感測電路3之第一訊號輸入模組32沿著Y方向依序對第一觸控墊組Y1~Y6輸入第一訊號；第二訊號輸入模組33沿著X方向依序對第二觸控墊組X1~X6輸入第二訊號。請參閱圖三B，圖三B係繪示圖三A中之觸控感測電路3的控制訊號輸入時序圖。需注意的是，圖三B所示的波形係代表第一訊號輸入模組32及第二訊號輸入模組33正在進行觸控感測，而非真正的偵測訊號。實際上，偵測訊號係與觸控感測電路有關，不同的觸控感測電路將會有不同的訊號波形，脈衝方波僅為一種可能的訊號型式，並不以此為限。
於此實施例中，由於第一訊號之脈衝寬度將會是第二訊號之脈衝寬度的六倍，亦即第一訊號開啟時間為第二訊號開 啟時間的六倍，因此，第二訊號輸入模組33即能夠於第一訊號之脈衝寬度內依序分別對六組第二觸控墊組X1~X6輸入第二訊號。舉例而言，於第一訊號輸入模組32對第一觸控墊組Y1輸入第一訊號的時間範圍內，第二訊號輸入模組33即可沿著X方向依序分別對第二觸控墊組X1~X6輸入第二訊號；接著，當第一訊號輸入模組32對第一觸控墊組Y2輸入第一訊號時，第二訊號輸入模組33即可再沿著X方向依序分別對第二觸控墊組X1~X6輸入第二訊號；依此類推，直至第一訊號輸入模組32對第一觸控墊組Y6輸入第一訊號時，第二訊號輸入模組33又沿著X方向依序分別對第二觸控墊組X1~X6輸入第二訊號為止。
於此實施例中，第一訊號輸入模組32及第二訊號輸入模組33所同步輸入的第一訊號及第二訊號將會對電容式觸控面板30之觸控墊的寄生電容充放電。當使用者以手指或指示單元碰觸電容式觸控面板30時，位於觸控點下方之觸控墊的等效寄生電容值會進而產生改變。因此，為了能夠確實掌握觸控墊之等效寄生電容值由於觸控所導致之變化，觸控感測電路3的第一感測模組34及第二感測模組35之主要功能即在於分別感測第一觸控墊組Y1~Y6之第一等效電容值及第二觸控墊組X1~X6之第二等效電容值。至於耦接第一感測模組34及第二感測模組35的處理單元36之主要功能則在於：根據第一等效電容值及第二等效電容值判斷指示單元碰觸電容式觸控面板30之位置。
請參閱圖四A1及圖四A2，圖四A1及圖四A2係繪示圖三A中的觸控感測電路於無觸控狀態下之輸入訊號與等效電 容值的示意圖。圖四A2所示為沿著上圖虛線位置之觸控面板30的剖面圖。如圖四A1所示，假設第一訊號輸入模組32及第二訊號輸入模組33分別對第一觸控墊組Y1及第二觸控墊組X1輸入2.5V的同步方波，其餘觸控墊組則均為0V，則可得到如圖四A2所示第一觸控墊組Y1與第二觸控墊組X1~X6之間的等效相互電容值。經過模擬計算所有觸控墊組的儲存電荷量後，可得到等效相互電容值總和為9.1pF。
請一併參閱圖四B1及圖四B2。圖四B1及圖四B2係繪示圖三A的觸控感測電路被指示單元碰觸時之輸入訊號與等效電容值之示意圖。如圖四B1所示，當指示單元38碰觸位於(X4,Y1)及(X2,Y4)之觸控墊時，若欲偵測(X4,Y1)之觸控墊是否有被指示單元38碰觸，第一訊號輸入模組32及第二訊號輸入模組33可分別對第一觸控墊組Y1及第二觸控墊組X1輸入2.5V的同步方波，其餘觸控墊組則均為0V，故可模擬計算出指示單元與觸控墊組Y1的等效相互電容值為4.84pF，如圖四B2。但X4與Y1觸控墊組之間的等效相互電容值則因為指示單元同樣為0V，電容邊緣效應而減小，使得等效相互電容值由0.91pF減少至0.72pF，最後可得到等效相互電容值總和為13.56pF。
請參閱圖四C1及圖四C2。圖四C1及圖四C2係繪示圖三A的觸控感測電路被指示單元碰觸時之另一輸入訊號與等效電容值之示意圖。如圖四C1所示，當指示單元38碰觸位於(X4,Y1)及(X2,Y4)之觸控墊時，若欲偵測(X4,Y1)之觸控墊是否有被指示單元38碰觸，第一訊號輸入模組32及第二訊號輸入模組33可分別對第一觸控墊組Y1及第二觸控墊組X4輸 入2.5V的同步方波，其餘觸控墊組則均為0V，故可同樣模擬計算出指示單元與觸控墊組Y1的等效相互電容值為4.84pF，如圖四C2。但由於X1與Y1觸控墊組之間的等效相互電容值維持在9.1pF，故最後可得到等效相互電容值總和為13.94pF。相較之下，如圖四B1及圖四B2所示之訊號輸入方式所得到的等效相互電容值總和為13.56pF，而如圖四C1及圖四C2所示之訊號輸入方式所得到的等效相互電容值總和為13.94pF，其為最大的等效相互電容值。藉此，可判斷真正的觸控點位置位於(X4,Y1)。
根據本發明之另一具體實施例為一種觸控感測方法，用以感測指示單元碰觸電容式觸控面板之位置。其中，該電容式觸控面板包含(M×N)個觸控點、M組第一觸控墊組及N組第二觸控墊組。每一組第一觸控墊組及每一組第二觸控墊組分別沿著第一方向及第二方向排列，並且分別包含至少一個第一觸控墊及至少一個第二觸控墊。第一觸控墊及第二觸控墊分別分佈於(M×N)個觸控點。其中，M及N皆為正整數。
請參閱圖五，圖五係繪示根據本發明之一具體實施例之觸控感測方法的流程圖。如圖五所示，觸控感測方法包含下列步驟。首先，於步驟S50中，沿著電容式觸控面板之第一方向依序對M組第一觸控墊組輸入第一訊號，同時沿著電容式觸控面板之第二方向依序對N組第二觸控墊組輸入第二訊號。其中，第一訊號及第二訊號分別為脈衝方波且為同步輸入。
需特別說明的是，於步驟S50中之第一訊號之脈衝寬度 為第二訊號之脈衝寬度的N倍，亦即第一訊號開啟時間為第二訊號開啟時間的N倍，因此，根據本發明之觸控感測方法進一步包含下列步驟：於步驟S500中，於第一訊號之脈衝寬度內依序對N組第二觸控墊組輸入第二訊號。更具體而言，於第一訊號輸入模組沿著第一方向對某一組第一觸控墊組輸入第一訊號的時間範圍內，第二訊號輸入模組即可沿著第二方向依序分別對N組第二觸控墊組輸入第二訊號；於第一訊號輸入模組對另一組第一觸控墊組輸入第一訊號的時間範圍內，第二訊號輸入模組即可再沿著第二方向依序分別對N組第二觸控墊組輸入第二訊號。
接著，於步驟S52中，分別偵測M組第一觸控墊組及N組第二觸控墊組之第一等效電容值及第二等效電容值。最後，於步驟S54中，根據第一等效電容值及第二等效電容值判斷指示單元碰觸電容式觸控面板之位置。其中，第一等效電容值及第二等效電容值係根據指示單元碰觸電容式觸控面板之位置、第一訊號及第二訊號產生變化。
綜上所述，根據本發明之觸控感測電路及觸控感測方法，藉由在電容式觸控面板之X方向及Y方向同步輸入量測訊號，使得位於觸控點位置之觸控墊所對應之X方向及Y方向的等效電容值與非觸控點位置之觸控墊所對應者不同，並且同時偵測X方向及Y方向之觸控墊的等效電容值。藉此，該觸控感測電路即可於多點觸控狀態下，透過等效電容值之差異有效地區別真正觸控點與假性觸控點的不同，進而定位出形成於電容式觸控面板上之複數個觸控點實際的位置。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
1、3‧‧‧觸控感測電路
10、30‧‧‧觸控面板
12‧‧‧訊號輸入模組
14‧‧‧感測模組
Y1~Y6‧‧‧第一觸控墊組
X1~X6‧‧‧第二觸控墊組
A、B、C、D‧‧‧觸控點位置
A'、B'、C'、D'‧‧‧假性觸控點
32‧‧‧第一訊號輸入模組
33‧‧‧第二訊號輸入模組
34‧‧‧第一感測模組
35‧‧‧第二感測模組
36‧‧‧處理單元
300‧‧‧觸控點
38‧‧‧指示單元
S50~S54、S500‧‧‧流程步驟
圖一A係繪示傳統的電容式觸控感測電路。
圖一B係繪示傳統的電容式觸控感測電路之控制訊號輸入時序圖。
圖二A及圖二B係繪示傳統的觸控感測電路偵測雙觸控點之示意圖。
圖三A係繪示根據本發明之一具體實施例的觸控感測電路及電容式觸控面板之示意圖。
圖三B係繪示圖三A中之觸控感測電路的控制訊號輸入時序圖。
圖四A1及圖四A2係繪示圖三A的觸控感測電路無觸控時之輸入訊號與等效電容值之示意圖。
圖四B1及圖四B2係繪示圖三A的觸控感測電路被指示單元碰觸時之輸入訊號與等效電容值之示意圖。
圖四C1及圖四C2係繪示圖三A的觸控感測電路被指示單元碰觸時之另一輸入訊號與等效電容值之示意圖。
圖五係繪示根據本發明之一具體實施例之觸控感測方法的流程圖。
3‧‧‧觸控感測電路
30‧‧‧觸控面板
Y1~Y6‧‧‧第一觸控墊組
X1~X6‧‧‧第二觸控墊組
32‧‧‧第一訊號輸入模組
33‧‧‧第二訊號輸入模組
34‧‧‧第一感測模組
35‧‧‧第二感測模組
36‧‧‧處理單元
300‧‧‧觸控點

Claims (10)

  1. 一種觸控感測電路，用於一電容式觸控面板以感測一指示單元碰觸該電容式觸控面板之一位置，該電容式觸控面板包含(M×N)個觸控點、M組第一觸控墊組沿著一第一方向排列以及N組第二觸控墊組沿著一第二方向排列，每一組第一觸控墊組包含至少一第一觸控墊，每一組第二觸控墊組包含至少一第二觸控墊，該等第一觸控墊以及該等第二觸控墊分別分佈於該(M×N)個觸控點，M以及N分別為一正整數，該觸控感測電路包含：一第一訊號輸入模組，沿著該第一方向依序對該M組第一觸控墊組輸入一第一訊號；一第二訊號輸入模組，沿著該第二方向依序對該N組第二觸控墊組輸入一第二訊號；一第一感測模組，用以感測該M組第一觸控墊組之一第一等效電容值；一第二感測模組，用以感測該N組第二觸控墊組之一第二等效電容值；以及一處理單元，連接該第一感測模組以及該第二感測模組，該處理單元係用以根據該第一等效電容值以及該第二等效電容值判斷該指示單元碰觸該電容式觸控面板之該位置；其中，該第一等效電容值以及該第二等效電容值係根據該位置、該第一訊號以及該第二訊號產生變化，該第一訊號輸入 模組沿著該第一方向依序對該M組第一觸控墊組所輸入之該第一訊號與該第二訊號輸入模組沿著該第二方向依序對該N組第二觸控墊組所輸入之該第二訊號係為同步訊號，致使該指示單元碰觸該電容式觸控面板之該位置時該位置所對應的該第一等效電容值及該第二等效電容值不同於該指示單元未碰觸該電容式觸控面板之該位置時該位置所對應的該第一等效電容值及該第二等效電容值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測電路，其中該第一訊號以及該第二訊號分別為一脈衝方波。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之觸控感測電路，其中該第一訊號之脈衝寬度係N倍於該第二訊號之脈衝寬度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控感測電路，其中該第一訊號之開啟時間為該第二訊號之開啟時間的N倍。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之觸控感測電路，其中該第二訊號輸入模組於該第一訊號之脈衝寬度內依序對該N組第二觸控墊組輸入該第二訊號，該處理單元根據該第一等效電容值及該第二等效電容值得到分別對應於該(MxN)個觸控點之(MxN)個等效電容值總和並根據該(MxN)個等效電容值總和之差異判斷出真正的該指示單元碰觸該電容式觸控面板之該位置。
  6. 一種觸控感測方法，用以感測一指示單元碰觸一電容式觸控 面板之一位置，該電容式觸控面板包含(M×N)個觸控點、M組第一觸控墊組沿著一第一方向排列以及N組第二觸控墊組沿著一第二方向排列，該M組第一觸控墊組以及該N組第二觸控墊組分別包含複數個第一觸控墊以及複數個第二觸控墊分別分佈於該(M×N)個觸控點，M以及N分別為一正整數，該方法包含下列步驟：沿著該電容式觸控面板之該第一方向依序對該M組第一觸控墊組輸入一第一訊號，同時沿著該電容式觸控面板之該第二方向依序對該N組第二觸控墊組輸入一第二訊號；偵測該M組第一觸控墊組之一第一等效電容值，並偵測該N組第二觸控墊組之一第二等效電容值；以及根據該第一等效電容值以及該第二等效電容值判斷該指示單元碰觸該電容式觸控面板之該位置；其中，該第一等效電容值以及該第二等效電容值係根據該位置、該第一訊號以及該第二訊號產生變化，該第一訊號輸入模組沿著該第一方向依序對該M組第一觸控墊組所輸入之該第一訊號與該第二訊號輸入模組沿著該第二方向依序對該N組第二觸控墊組所輸入之該第二訊號係為同步訊號，致使該指示單元碰觸該電容式觸控面板之該位置時該位置所對應的該第一等效電容值及該第二等效電容值不同於該指示單元未碰觸該電容式觸控面板之該位置時該位置所對應的該第一等效電容值及該第二等效電容值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控感測方法，其中該第一訊號以及該第二訊號分別為一脈衝方波。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之觸控感測方法，其中該第一訊號之脈衝寬度係N倍於該第二訊號之脈衝寬度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控感測方法，其中該第一訊號之開啟時間為該第二訊號之開啟時間的N倍。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之觸控感測方法，進一步包含下列步驟：該第二訊號輸入模組於該第一訊號之脈衝寬度內依序對該N組第二觸控墊組輸入該第二訊號；其中，該處理單元根據該第一等效電容值及該第二等效電容值得到分別對應於該(MxN)個觸控點之(MxN)個等效電容值總和並根據該(MxN)個等效電容值總和之差異判斷出真正的該指示單元碰觸該電容式觸控面板之該位置。
TW098126472A 2009-08-06 2009-08-06 觸控感測電路及觸控感測方法 TWI427518B (zh)

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