TWI439911B - 多觸摸點之真座標偵測裝置及其偵測方法 - Google Patents

Description

多觸摸點之真座標偵測裝置及其偵測方法

本發明關於一種觸摸點偵測裝置，特別關於一種用於從多觸摸點之原始座標中判斷出真座標之偵測裝置及其偵測方法。

目前，藉由手指之類觸控物件之觸摸，直接對電子設備進行操作之技術已經普遍應用於日常工作及生活中。該等電子設備一般採用觸摸點偵測裝置來感應觸摸動作並產生相應電信號以供後續操作。所述觸摸點偵測裝置於實際生產或使用中常表現為觸控板、觸控螢幕等形式。

按照觸控原理之不同，觸摸點偵測裝置主要分為電阻式、電容式、光學式、電磁式、聲波式等。其中電容式觸摸點偵測裝置之工作原理為：由使用者以手指或感應筆等可導電之觸控物件觸摸裝置表面，導致裝置表面被觸摸之位置產生電壓變化；微處理器根據此電壓變化偵測出觸摸點之座標，以達到觸控操作之目的。

為了配合不同之電子設備，業者研發出各種不同之電容式觸摸點偵測裝置，投射電容式觸摸點偵測裝置為其中一種。如圖1a、1b所示，傳統之一種呈網格狀之投射電容式觸摸點偵測裝置1包括位於第一方向之第一電極2、位於第二方向之第二電極3、絕緣層4、基板5、複數導線6以及處理器7。其中，第一電極2與第二電極3相互交錯分佈於基板5上，且以絕緣層4隔開。處理器7經由複數導線6連接至二組電極2、3。當可導電之觸控物件觸摸裝置1表面時，每組電極及觸控物件之間都會產生自電容變化，此自電容變化可由處理器7偵測出來。每組電極上自電容變化之質心代表觸摸點在每一電極方向上之位置，觸摸點之座標由二組電極方向上之質心相互交叉計算得出。故，傳統之偵測方法步驟為：a)分別掃描二組電極；b)解析觸摸點在二組電極方向上自電容變化之質心；c)由所述質心計算出觸摸點之座標。

當觸摸點偵測裝置表面同時出現至少二觸控點時，以二觸摸點G、H為例，如圖2所示，每組電極方向上就會解析出自電容變化之二質心，即第一方向上質心8a、8b及第二方向上質心9a、9b，由所述二組質心相互交叉配置，計算出四原始座標G(8a,9a)、G’(8a,9b)、H’(8b,9a)、H(8b,9b)，其中僅有二座標為觸摸點之真座標G(8a,9a)、H(8b,9b)，另二為觸摸點之假座標G’(8a,9b)、H’(8b,9a)。由此可見，在使用傳統之投射電容式觸摸點偵測裝置及其偵測方法來偵測至少二點觸摸點時，就不可避免之產生觸摸點之假座標，使觸控面板之應用受到限制。故，如何在偵測至少二觸摸點中計算出觸摸點之真座標，剔除假座標，便成為投射電容式觸摸點偵測裝置及偵測方法需要解決之問題。

有鑑於此，有必要提供一種多觸摸點之真座標偵測裝置，以在偵測複數觸摸點時，能剔除假座標，準確判斷出觸摸點之真座標。

還有必要提供一種多觸摸點之真座標偵測方法。

一種多觸摸點之真座標偵測裝置，包括用於偵測所述多觸摸點之原始座標之電極以及連接於所述電極之掃描電路。其中，所述掃描電路包括用於對所述電極全掃描以得到所述多觸摸點之原始座標之全掃描電路，以及用於對所述電極分區掃描以判斷所述原始座標中所述多觸摸點之真座標之分區掃描電路。

一種多觸摸點之真座標偵測方法，包括以下步驟：a)所述掃描電路用全掃描電路掃描所述電極，得到所述觸摸點之原始座標；b)所述掃描電路用分區掃描電路掃描所述電極，從所述原始座標中判斷出所述觸摸點之真座標。

採用上述多觸摸點之真座標偵測裝置及偵測方法，可克服傳統觸摸點偵測裝置在偵測複數觸摸點時，遇到觸摸點之假座標問題，準確判斷出觸摸點之真座標。同時，由於每一電極包括二部分電極，故，可提高觸控面板之掃描速度，亦可減少觸控信號在電極上傳輸時造成之衰減。

如圖3a、3b所示，第一實施方式之多觸摸點之真座標偵測裝置100包括基板110、分佈於第一方向X之複數第一電極120、分佈於第二方向Y之複數第二電極130、絕緣層140、處理器150，以及複數導線170。第一電極120設置於基板110表面。其中，第一方向X及第二方向Y異向，第一電極120及第二電極130可為透明導電材料或為金屬，其設置於絕緣層140之兩側，且相互交錯呈網格狀，同時形成複數電極交叉處。絕緣層140為平面連續結構，使第一電極120及第二電極130相互絕緣。其中，第一電極120在第一方向X上分為相互隔開之第一甲電極121及第一乙電極122；第二電極130在第二方向Y上分為相互隔開之第二甲電極131及第二乙電極132。第一甲電極121及第二甲電極131相互交錯之區域定義為電極區域Q1；第一乙電極122及第二甲電極131相互交錯之區域定義為電極區域Q2；第一甲電極121及第二乙電極132相互交錯之區域定義為電極區域Q3；第一乙電極122及第二乙電極132相互交錯之區域定義為電極區域Q4。每一第一甲電極121藉由導線170，經由開關161連接至處理器150，同理，每一第一乙電極122藉由導線170，經由開關162連接至處理器150，每一第二甲電極131藉由導線170，經由開關163連接至處理器150，每一第二乙電極132藉由導線170，經由開關164連接至處理器150。偵測裝置100還包括掃描電路(圖未示)，包括全掃描電路及分區掃描電路，用於當偵測裝置100執行偵測多觸摸點時，用兩種不同之掃描電路對第一電極及第二電極進掃描。上述掃描電路還包括複數開關161、162、163、164，用於輔助進行全掃描電路之分區掃描電路之間之切換。

掃描電路可控制所有開關161、162、163、164之開合，以切換全掃描電路及分區掃描電路。當所有開關161、162、163、164全部閉合時，則第一甲電極121及第一乙電極122表現為整體電極結構，即第一電極120，同理，第二甲電極131及第二乙電極132表現為整體電極結構，即第二電極130，此時切換為全掃描電路，對第一電極120及第二電極130進行全掃描。當開關161閉合時，則連接開關161之第一甲電極121連接至處理器150，此時切換為分區掃描電路，對第一甲電極121進行分區掃描。同理，當開關162、開關163及開關164分別閉合時，切換為分區掃描電路，分別對第一乙電極122、第二甲電極131及第二乙電極132進行分區掃描。

依據不同之設計需要，第一甲電極121及第一乙電極122可相互對稱，第二甲電極131及第二乙電極132可相互對稱，故四電極區域Q1、Q2、Q3及Q4相互對稱；相反，第一甲電極121及第一乙電極122亦可相互非對稱，第二甲電極131及第二乙電極132亦可相互非對稱，則四電極區域Q1、Q2、Q3及Q4相互非對稱。

如圖4a、4b所示為第二實施方式之多觸摸點之真座標偵測裝置200，同第一實施方式相似，包括：基板210、分佈於第一方向X之複數第一電極220、分佈於第二方向Y之複數第二電極230、複數絕緣片240、處理器250、複數開關261、262、263、264，以及複數導線270。不同之處在於，所有電極均分佈於基板210同一表面。為使不同方向之電極相互絕緣，在電極交叉處之第一電極220及第二電極230之間設置複數絕緣片240，即在電極交叉處之第一電極220表面設置複數絕緣片240，且使第二電極230橫跨於複數絕緣片240表面。其中，第一電極220在第一方向X上分為相互隔開之第一甲電極221及第一乙電極222；第二電極230在第二方向上Y上分為相互隔開之第二甲電極231及第二乙電極232。第二實施方式之偵測裝置中其他元件之位置設置同第一實施方式。

本實施方式提供之多觸摸點之真座標偵測裝置中電極形狀不僅限於條狀，還可為其他形狀或形狀之組合。

本實施方式提供之多觸摸點之真座標偵測裝置中各元件依據實際需要不同，可由透明材料製成，亦可由不透明材料製成。例如，當觸控圖形為不透明時，可應用於筆記型電腦等設備之觸控操作面板；當觸控圖形為透明時，可應用於顯示器等發光顯示裝置之表面做成觸控操作螢幕。

本實施方式提供之複數觸摸點偵測裝置中第一電極及第二電極分別包括至少二條電極，其中電極數目由所應用之偵測裝置之解析度及尺寸大小而定。一般解析度要求愈高，即畫素要求愈小，電極數目愈多；尺寸愈大，電極數目亦愈多。

當本實施方式提供之多觸摸點之真座標偵測裝置之表面同時產生至少二觸摸點時，可由圖5所示之多觸摸點之真座標偵測方法流程得到至少二觸摸點之真座標。以二觸摸點之偵測為例，結合圖6a~6c所示，當偵測裝置表面同時產生二觸摸點A、B，且二觸摸點A、B同時產生在由複數第一甲電極、複數第一乙電極與所述複數第二甲電極、複數第二乙電極相互交錯所定義之四電極區域中二相鄰之電極區域內時，在起始步驟10之後，執行步驟11，閉合所有開關，掃描電路切換為全掃描電路，對位於第一方向X之第一電極及位於第二方向Y之第二電極進行全掃描。藉由掃描，偵測到觸摸點A、B分別與第一電極及第二電極之間產生自電容變化，並且將此自電容變化之資料傳輸至處理器。

進入步驟12，處理器根據自電容變化之資料，解析出觸摸點A、B在X方向之自電容變化之質心x1、x2及在Y方向之自電容變化之質心y1、y2。同時，依據第二甲電極131及第二乙電極132之位置，處理器可分辨出質心y1在第二甲電極131上，而質心y2在第二乙電極132上。二方向上之質心相互交叉匹配，計算出觸摸點之原始座標a(x1,y1)、b(x2,y2)、a’(x1,y2)、b’(x2,y1)，如圖6a所示。

進入判斷步驟13，處理器判斷是否在X方向及Y方向之其中任意一方向上僅解析出一質心，若判斷結果為否，則進入步驟14，處理器將相對之二原始座標分劃分為一組，則形成二組原始座標，即a(x1,y1)、b(x2,y2)及a’(x1,y2)、b’(x2,y1)。由於假座標之存在，該二組原始座標中，一定有一組為真座標，而另一組為假座標。

進入步驟15，閉合連接複數第一甲電極之開關，以分區掃描電路對複數第一甲電極進行分區掃描，如圖6b所示。

進入判斷步驟16，處理器判斷是否在第一甲電極上僅偵測到一步驟12中解析出之自電容變化之質心，若判斷結果是否，則進入步驟17，閉合連接複數第二甲電極之開關，以分區掃描電路對複數第二甲電極進行分區掃描，如圖6c所示。藉由掃描，偵測到一步驟12中解析出之自電容變化之質心x1。由於，Y方向上之自電容變化之質心y1在第二甲電極上，則原始座標a(x1,y1)為觸摸點A之真座標。故，步驟14中得出之觸摸點之二組原始座標a(x1,y1)、b(x2,y2)及a’(x1,y2)、b’(x2,y1)中，包含該真座標a(x1,y1)之一組原始座標a(x1,y1)、b(x2,y2)為觸摸點A、B之真座標。進入步驟18，處理器輸出真座標。

如圖7a、7b所示，當本實施方式提供之偵測裝置100之表面同時產生二觸摸點C、D，且同時產生在由複數第一甲電極121、複數第一乙電極122與所述複數第二甲電極131及複數第二乙電極132相互交錯所定義之四電極區域中二相對之電極區域內時，則圖5所示之多觸摸點之真座標偵測方法流程中，判斷步驟16之判斷結果為是，則步驟15在第一甲電極121上偵測到之自電容變化之質心y3，與X方向自電容變化之質心x3組成之原始座標c(x3,y3)為觸摸點C之真座標。故，二組原始座標c(x3,y3)、d(x4,y4)及c’(x3,y4)、d’(x4,y3)中，包含該真座標c(x3,y3)之一組原始座標c(x3,y3)、d(x4,y4)為觸摸點C、D之真座標。進入步驟18，處理器150輸出真座標。

如圖8所示，當偵測裝置100之表面同時產生二觸摸點E、F，且同時產生在由複數第一甲電極121、複數第一乙電極122與所述複數第二甲電極131及複數第二乙電極132相互交錯所定義之四電極區域中二相鄰之電極區域內，且分別位於同一條第一電極之第一甲電極121及第一乙電極122上時，如圖5所示之多觸摸點之真座標偵測方法流程中，判斷步驟13之判斷結果為是，則代表步驟12中處理器在Y方向上僅解析出一質心y5，且僅計算出二觸摸點之原始座標e(x5,y5)、f(x6,y5)。故，此原始座標為觸摸點E、F之真座標。直接進入步驟18，處理器150輸出二觸摸點E、F之真座標e(x5,y5)、f(x6,y5)。

圖5中步驟18輸出之真座標，可輸出至一控制設備，亦可輸出至一顯示裝置等，用以執行後續相關流程，對此真座標之接收端及用以執行之相關流程不做限制。

依據偵測方法流程之不同設置需求，步驟15中，可閉合連接複數第一乙電極122之開關，以分區掃描電路對複數第一乙電極122進行分區掃描。步驟17中，可閉合連接複數第二乙電極132之開關，以分區掃描電路對複數第二乙電極132進行分區掃描。

同樣以二觸摸點為例，提供之偵測方法還可按照圖9所示之流程進行，其中步驟20到步驟23同圖5所示之流程中步驟10到步驟13完全一致，不同之處在於，當步驟23之判斷結果為否時，處理器不對原始座標進行分組，直接進入步驟24，掃描電路切換為分區掃描電路，依據任意順序分別對第一甲電極121、第一乙電極122、第二甲電極131及第二乙電極132進行分區掃描；然後進入步驟25，根據分區掃描結果直接判斷出二觸摸點之真座標，進而輸出真座標。

上述處理器150包括掃描單元、計算單元、判斷單元及輸出單元。其中，掃描單元用於提供掃描信號給各線路，同時接收掃描過程中產生之電信號，例如上述自電容變化之信號；計算單元執行計算自電容變化之質心及原始座標；判斷單元做出判斷，例如，是否在某一方向上僅解析出一計算單元計算出之自電容變化之質心；輸入單元則為將最終判斷之真座標輸出至執行下一步操作之單元。

上述多觸摸點之真座標偵測方法亦可運用於偵測本實施方式提供之偵測裝置之表面，同時產生二以上之觸摸點時，先以全掃描電路對第一電極及第二電極進行全掃描，計算出觸摸點之原始座標；再以分區掃描電路分別對第一甲電極、第一乙電極、第二甲電極或第二乙電極進行分區掃描，判斷出原始座標中觸摸點之真座標。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本發明之申請專利範圍。舉凡熟悉本發明技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100、200．．．偵測裝置

110、210．．．基板

120、220．．．第一電極

121、221．．．第一甲電極

122、222．．．第一乙電極

130、230．．．第二電極

131、231．．．第二甲電極

132、232．．．第二乙電極

140．．．絕緣層

150、250．．．處理器

161、162、163、164．．．開關

261、262、263、264．．．開闢

170、270．．．導線

240．．．絕緣片

Q1、Q2、Q3、Q4．．．電極區域

X．．．第一方向

Y．．．第二方向

A、B、C、D、E、F、G、H．．．觸摸點

圖1a為傳統投射電容式觸摸點偵測裝置之結構示意圖。

圖1b為圖1a所示之傳統投射電容式觸摸點偵測裝置沿A-A線之剖面示意圖。

圖2為傳統投射電容式觸摸點偵測裝置表面發生二點觸摸時之示意圖。

圖3a為多觸摸點之真座標偵測裝置之第一實施方式之平面結構示意圖。

圖3b為圖3a所示之多觸摸點之真座標偵測裝置之剖面示意圖。

圖4a為多觸摸點之真座標偵測裝置之第二實施方式之平面結構示意圖。

圖4b為圖4a所示之多觸摸點之真座標偵測裝置之剖面示意圖。

圖5為多觸摸點之真座標偵測方法之第一實施方式之流程圖。

圖6a~6c為當二觸摸點產生在相鄰電極區域內時之真座標偵測方法之步驟示意圖。

圖7a~7b為當二觸摸點產生在相對電極區域內時之真座標偵測方法之步驟示意圖。

圖8為當二觸摸點產生在相鄰電極區域內，且在同一條第一電極上時之真座標偵測方法之步驟示意圖。

圖9為多觸摸點之真座標偵測方法之第二實施方式之流程圖。

100．．．偵測裝置

120．．．第一電極

121．．．第一甲電極

122．．．第一乙電極

130．．．第二電極

131．．．第二甲電極

132．．．第二乙電極

150．．．處理器

161、162、163、164．．．開關

170．．．導線

Q1、Q2、Q3、Q4．．．電極區域

Claims (29)

1. 一種多觸摸點之真座標偵測裝置，包括用於偵測所述多觸摸點之原始座標之複數電極以及連接於所述電極之掃描電路，其改良在於：所述掃描電路包括用於對所述電極全掃描以得到所述多觸摸點之原始座標之全掃描電路，以及用於對所述電極分區掃描以判斷所述原始座標中所述多觸摸點之真座標之分區掃描電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之偵測裝置，其中所述電極包括分佈於第一方向之第一電極及分佈於第二方向之第二電極。
3. 如申請專利範圍第2項所述之偵測裝置，其中所述第一電極在所述第一方向上分為第一甲電極及第一乙電極；所述第二電極在所述第二方向上分為第二甲電極及第二乙電極。
4. 如申請專利範圍第3項所述之偵測裝置，其中所述第一甲電極及所述第一乙電極之間相互隔開，所述第二甲電極及所述第二乙電極之間相互隔開。
5. 如申請專利範圍第3項所述之偵測裝置，其中所述第一甲電極、所述第一乙電極與所述第二甲電極及所述第二乙電極相互交錯形成複數電極交叉處以及四電極區域。
6. 如申請專利範圍第3項所述之偵測裝置，其中所述第一甲電極與所述第一乙電極相互對稱，所述第二甲電極與所述第二乙電極相互對稱。
7. 如申請專利範圍第5項所述之偵測裝置，其中所述 四電極區域相互對稱。
8. 如申請專利範圍第3項所述之偵測裝置，其中所述第一甲電極與所述第一乙電極非對稱，所述第二甲電極與所述第二乙電極非對稱。
9. 如申請專利範圍第5項所述之偵測裝置，其中所述四電極區域非對稱。
10. 如申請專利範圍第3項所述之偵測裝置，其中所述第一甲電極、所述第一乙電極、所述第二甲電極及所述第二乙電極均為條狀。
11. 如申請專利範圍第3項所述之偵測裝置，其中所述偵測裝置還包括處理器，所述第一甲電極及所述第一乙電極分別連接至所述處理器，所述第二甲電極及所述第二乙電極分別連接至所述處理器。
12. 如申請專利範圍第11項所述之偵測裝置，其中所述掃描電路還包括分別連接所述第一甲電極、所述第一乙電極、所述第二甲電極及所述第二乙電極至所述處理器之複數開關。
13. 如申請專利範圍第2項所述之偵測裝置，其中所述第一電極與所述第二電極之間相互絕緣。
14. 如申請專利範圍第13項所述之偵測裝置，其中所述第一電極與所述第二電極之間設置絕緣層。
15. 如申請專利範圍第14項所述之偵測裝置，其中所述絕緣層為平面連續結構。
16. 如申請專利範圍第14項所述之偵測裝置，其中所 述絕緣層包括複數絕緣片，所述複數絕緣片分別設置於所述第一電極與所述第二電極之所述電極交叉處。
17. 如申請專利範圍第2項所述之偵測裝置，其中所述第一方向及所述第二方向異向。
18. 如申請專利範圍第2項所述之偵測裝置，其中所述第一電極及所述第二電極為透明導電材料。
19. 如申請專利範圍第2項所述之偵測裝置，其中所述第一電極及所述第二電極為金屬。
20. 一種多觸摸點之真座標偵測方法，用於對申請專利範圍第1項所述之偵測裝置表面同時產生至少二觸摸點之偵測，所述偵測方法包括以下步驟：a)所述掃描電路用全掃描電路掃描所述電極，得到所述觸摸點之原始座標；b)所述掃描電路用分區掃描電路掃描所述電極，從所述原始座標中判斷出所述觸摸點之真座標。
21. 如申請專利範圍第20項所述之偵測方法，其中所述電極包括分佈於第一方向之第一電極及分佈於第二方向之第二電極，所述第一電極及所述第二電極分別連接至處理器；所述步驟a)還包括處理器解析出所述觸摸點在所述第一方向及所述第二方向上之自電容變化之質心，並依據所述質心計算出所述觸摸點之所述原始座標。
22. 如申請專利範圍第21項所述之偵測方法，其中所述步驟a)還包括所述處理器判斷是否在所述第一方向及所述第二方向之其中任一方向上僅解析出一所述質心，當 所述判斷結果為是，則所述原始座標為所述觸摸點之真座標，所述處理器輸出所述觸摸點之真座標；當所述判斷結果為否，則執行所述步驟b)。
23. 如申請專利範圍第22項所述之偵測方法，其中所述第一電極在所述第一方向上分為第一甲電極及第一乙電極；所述第二電極在所述第二方向上分為第二甲電極及第二乙電極；當所述判斷結果為否，則所述處理器將所述原始座標分成至少二組原始座標，再執行所述步驟b)。
24. 如申請專利範圍第23項所述之偵測方法，其中，所述步驟b)包括以下步驟：1)所述掃描電路用分區掃描電路先分區掃描所述第一甲電極；2)所述處理器判斷在所述第一甲電極上是否僅偵測到一所述步驟a)中解析出之質心；當判斷結果為是，則所述步驟a)中之至少二組原始座標中包含所述質心之一組所述原始座標為所述觸摸點之真座標，所述處理器輸出所述觸摸點之真座標；3)當所述步驟2)中判斷結果為否，則所述掃描電路用分區掃描電路掃描所述第二甲電極，偵測到一所述步驟a)中解析出之質心，所述步驟a)中之至少二組原始座標中包含所述質心之一組所述原始座標為所述觸摸點之真座標，所述處理器輸出所述觸摸點之真座標。
25. 如申請專利範圍第24項所述之偵測方法，其中所 述步驟1)中所述掃描電路用分區掃描電路掃描所述第一乙電極。
26. 如申請專利範圍第24項所述之偵測方法，其中所述步驟3)中所述掃描電路用分區掃描電路掃描所述第二乙電極。
27. 如申請專利範圍第23項所述之偵測方法，其中所述複數第一甲電極、複數第一乙電極、複數第二甲電極及複數第二乙電極分別由複數開關連接至所述處理器。
28. 如申請專利範圍第27項所述之偵測方法，其中所述步驟a)中，所述掃描電路執行全掃描時，所述開關全部處於閉合狀態。
29. 如申請專利範圍第27項所述之偵測方法，其中所述步驟b)中，所述掃描電路執行分區掃描時，連接所述第一甲電極、第一乙電極、第二甲電極或第二乙電極之所述開關處於閉合狀態。