TWI460646B - 電阻式觸控面板 - Google Patents

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Yung Lang Huang
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Description

電阻式觸控面板
本發明是有關於一種電阻式觸控面板，且特別是有關於一種可同時偵測多個接觸點的電阻式觸控面板。
隨著電腦技術的快速發展，觸控面板也廣泛的運用於手機螢幕、電腦螢幕、個人數位助理(PDA)螢幕。基本上，觸控面板可作為電腦的輸入裝置用來取代滑鼠。而目前觸控面板中則以電阻式觸控面板的運用最為普遍。
請參照第一圖A，其所繪示為習知電阻式觸控面板未按壓時的側視圖。在透明玻璃(glass)基板100的表面上形成多個條狀銦錫氧化(Indium Tin Oxide，簡稱ITO)層102；再者，於一透明薄膜(film)110的表面上形成多個條狀ITO層112；其中，透明玻璃基板100上的條狀ITO層102與透明薄膜110上的條狀ITO層112互相垂直。再者，多個透明隔離點(spacer dot)120隔離透明玻璃基板上的條狀ITO層102與透明薄膜110上的條狀ITO層112，使之不會互相接觸。
請參照第一圖B，其所繪示為習知電阻式觸控面板按壓時的側視圖。當觸控筆或者手指130壓下透明薄膜110時，透明玻璃基板上的條狀ITO層102與透明薄膜110上的條狀ITO層112會相互接觸並產生接觸點，因此，控制電路(未繪式)可以快速的得知觸控筆或者手指130壓下的位置。
請參照第二圖，其所繪示為習知電阻式觸控面板上視圖。舉例來說，觸控面板10的四周配置四個電極，一負Y電極(Y-)、一正Y電極(Y+)、一負X電極(X-)與一正X電極(X+)。再者，透明玻璃基板上的條狀ITO層102呈現垂直方向的排列，並且所有的條狀ITO層102的二端分別連接至負Y電極(Y-)與正Y電極(Y+)；而透明薄膜110上的條狀ITO層112呈現水平方向的排列，並且所有的條狀ITO層112的二端分別連接至一負X電極(X-)與一正X電極(X+)。其中，所有的條狀ITO層102、112皆可等效為電阻。
再者，控制電路150利用Y-線、Y+線、X-線、X+線各別連接至負Y電極(Y-)、正Y電極(Y+)、負X電極(X-)與正X電極(X+)。當使用者於觸控面板10上產生接觸點時，控制電路150可以快速的得知接觸點的位置。
請參照第三圖A，其所繪示為習知電阻式觸控面板上偵測是否產生接觸點的示意圖。為了便於解釋，第三圖A～C皆將觸控面板的透明薄膜110與透明玻璃基板100分離。首先，為了要得知使用者是否有接觸觸控面板，控制電路(未繪示)會將一電壓源(Vcc)連接至正X電極(X+)，將接地端連接至正Y電極(Y+)，將負X電極(X-)連接至控制電路，以及，不連接(open)負Y電極(Y-)。
很明顯地，當使用者未按壓觸控面板時，上下的條狀ITO層並未接觸。因此，控制電路可於負X電極(X-)接收到Vcc的電壓，亦即，代表尚未有使用者按壓觸控面板。
當使用者利用觸控筆140按壓觸控面板時，上下的條狀ITO層接觸於接觸點A。因此，控制電路偵測出負X電極(X-)接收到小於Vcc的電壓，亦即，此時即可確定使用者已經按壓觸控面板。
請參照第三圖B，其所繪示為習知電阻式觸控面板上計算接觸點水平位置的示意圖。為了要得知接觸點的水平位置，當控制電路偵測出有接觸點A時，控制電路會進行切換動作，將一電壓源(Vcc)連接至正X電極(X+)，將接地端連接至負X電極(X-)，將正Y電極(Y+)連接至控制電路，以及，不連接(open)負Y電極(Y-)。
很明顯地，正Y電極(Y+)上的電壓即為。由第三圖B可知，當接觸點A越靠近右側電壓Vx會越高；反之，當接觸點A越靠近左側電壓Vx會越低。因此，控制電路可將Vx電壓進行類比轉數位轉換(analog to digital conversion)而獲得接觸點的水平位置。
同理，請參照第三圖C，其所繪示為習知電阻式觸控面板上計算接觸點垂直位置的示意圖。為了要得知接觸點A的垂直位置，當控制電路計算出接觸點A的水平位置後，控制電路會再次進行切換動作，將一電壓源(Vcc)連接至正Y電極(Y+)，將接地端連接至負Y電極(Y-)，將正X電極(X+)連接至控制電路，以及，不連接(open)負X電極(X-)。
很明顯地，正X電極(X+)上的電壓即為。由第三圖C可知，當接觸點A越靠近上端，電壓Vy會越高；反之，當接觸點A越靠近下端，電壓Vy會越低。因此，控制電路可將Vy電壓進行類比轉數位轉換(analog to digital conversion)而獲得接觸點的垂直位置。
由於習知電阻式觸控面板是屬於類比式的觸控面板，因此，當使用者同時於觸控面板產生多個接觸點時，控制電路將無法正確的偵測出多個接觸點而導致誤動作。舉例來說，請參照第四圖，其所繪示為習知電阻式觸控面板上產生多個接觸點的示意圖。當使用者同時於觸控面板的A1位置與A2位置產生二個接觸點，假設A1位置的座標為(x1,y1)，A2位置的座標為(x2,y2)。控制電路非但無法正確的偵測出此二接觸點A1、A2，反而會誤判出一第三接觸點A3。其中A3位置的座標為(x3,y3)，且x3=(x1+x2)/2；y3=(y1+y2)/2。
本發明的目的在於提出一種電阻式觸控面板，當使用者於電阻式觸控面板上同時產生多個接觸點時，多個接觸點可順利地被偵測出，並且不會造成誤判。
本發明提出一種電阻式觸控面板，包括：一第一方向第一電極組，包括多個電極，且這些電極長度中第一電極為一單位長度而其他電極為二單位長度；以及，一第一方向第二電極組，包括多個電極，且這些電極長度為二單位長度；其中，第一方向的多個第一組條狀層二端各別連接於第一方向第一電極組與第一方向第二電極組。
為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
請參照第五圖A，其所繪示為本發明電阻式觸控面板示意圖。本發明將習知的四個電極(X+、X-、Y+、Y-)分割成為四組(group)電極(X1+～X3+、X1-～X3-、Y1+～Y4+、Y1-～Y4-)形成本發明觸控面板200上的電極。舉例來說，正X組(X+ group)的三個電極為正X一電極(X1+)、正X二電極(X2+)與正X三電極(X3+)；負X組(X- group)的三個電極為負X一電極(X1-)、負X二電極(X2-)與負X三電極(X3-)；正Y組(Y+ group)的四個電極為正Y一電極(Y1+)、正Y二電極(Y2+)、正Y三電極(Y3+)與正Y四電極(Y4+)；負Y組(Y- group)的四個電極為負Y一電極(Y1-)、負Y二電極(Y2-)、負Y三電極(Y3-)與負Y四電極(Y4-)。
舉例來說，假設垂直方向的條狀ITO層共有八十條，則正Y一電極(Y1+)與負Y一電極(Y1-)之間會連接二十條垂直方向的ITO層，並依此類推。同理，假設水平方向的條狀ITO層共有三十條，則正X一電極(X1+)與負X一電極(X1-)之間會連接十條水平方向的ITO層，並依此類推。
再者，多工切換電路230連接至所有的電極，並可根據控制電路250的控制信號，選擇性地將X+線連接至X+組中部份或全部的電極；X-線連接至X-組中部份或全部的電極；Y+線連接至Y+組中部份或全部的電極；Y-線連接至Y-組中部份或全部的電極。
以下詳細介紹本發明觸控面板的動作。(I)請參照第五圖B，其所繪示為本發明偵測接觸點程序時的等效電路。為了要得知使用者是否有於觸控面板200上產生接觸點，控制電路250控制X+線連接至X+組中全部的電極；X-線連接至X-組中全部的電極；Y+線連接至Y+組中全部的電極；Y-線連接至Y-組中全部的電極。再者，控制電路250會進行第一次切換動作，將一電壓源(Vcc)連接至X+線，將接地端連接至Y+線，將X-線的信號作為判斷信號，以及，不連接(open)Y-線。此時，控制電路250可以偵測觸控面板200上所有區域是否有產生接觸點。
舉例來說，當使用者於B1位置產生接觸點後，控制電路250會進行第二次切換動作，將電壓源(Vcc)連接至X+線，將接地端連接至X-線，將Y+線的Vx信號用來判斷接觸點B1的水平位置，以及，不連接(open)Y-線。因此，利用Y+線的Vx信號即可得知接觸點B1的水平位置。
接著，控制電路會再次進行第三次切換動作，將電壓源(Vcc)連接至Y+線，將接地端連接至Y-線，將X+線的Vy信號用來判斷接觸點B1的垂直位置，以及，不連接(open)X-線。因此，利用X+線的Vy信號即可得知接觸點B1的垂直位置。
由上述的動作可知，於偵測接觸點程序時，控制電路250會控制多工切換電路230將偵測區域設定為全部的觸控面板200區域，因此，使用者於觸控面板200的任何位置產生的接觸點B1皆可被計算出水平位置與垂直位置。
(II)請參照第五圖C，其所繪示為本發明驗證接觸點程序時的等效電路。當接觸點B1的水平位置與垂直位置計算出之後，控制電路250得知接觸點B1位在正Y一電極(Y1+)、負Y一電極(Y1-)、正X三電極(X3+)、負X三電極(X3-)所搭配的區域A1。為了要得到接觸點B1是否確實位於區域A1內，控制電路250控制X+線連接至X+組中的正X三電極(X3+)；X-線連接至X-組中的負X三電極(X3-)；Y+線連接至Y+組中的正Y一電極(Y1+)；Y-線連接至Y-組中的負Y一電極(Y1-)。再者，控制電路250會進行第一次切換動作，將一電壓源(Vcc)連接至X+線，將接地端連接至Y+線，將X-線的信號作為判斷信號，以及，不連接(open)Y-線。此時，控制電路250可以偵測觸控面板200上所有區域是否有產生接觸點B1。
當控制電路250確定區域A1內有接觸點B1時，控制電路250會進行第二次切換動作，將電壓源(Vcc)連接至X+線，將接地端連接至X-線，將Y+線的Vx信號用來判斷接觸點B1的水平位置，以及，不連接(open)Y-線。因此，利用Y+線的Vx信號即可得知接觸點B1的水平位置。
接著，控制電路會再次進行第三次切換動作，將電壓源(Vcc)連接至Y+線，將接地端連接至Y-線，將X+線的Vy信號用來判斷接觸點B1的垂直位置，以及，不連接(open)X-線。因此，利用X+線的Vy信號即可得知接觸點B1的垂直位置。
因此，控制電路250將偵測接觸點程序時所獲得的接觸點水平位置、垂直位置與驗證接觸點程序時所獲得的接觸點水平位置、垂直位置進行比較，並確定此二接觸點重疊，進而可得知使用者確實是產生單一的接觸點B1。
由上述的動作可知，於驗證接觸點程序時，控制電路250會控制多工切換電路230將偵測區域縮小，並設定為包含接觸點B1部份的觸控面板200區域，並進行驗證。當二個程序所產生的接觸點B1重疊時，即可得知使用者確實是產生單一的接觸點B1。
請參照第六圖A，其所繪示為觸控面板上可被區分的區域。由第六圖A可知，制電路250可以控制多工切換電路230將觸控面板200限定在A1～A12的任意的區域。當然，控制電路250也可以控制多工切換電路230將X+線連接至X+組中的正X二電極(X2+)、正X三電極(X3+)；X-線連接至X-組中的負X二電極(X2-)、負X三電極(X3-)；Y+線連接至Y+組中的正Y一電極(Y1+)；Y-線連接至Y-組中的負Y一電極(Y1-)，因此，可限定在A1與A5二個區域。
請參照第六圖B，其所繪示為觸控面板上同時產生二個接觸點的示意圖。當使用者於觸控面板200上同時產生二個接觸點B1、B2時，假設B1位置的座標為(x1,y1)，B2位置的座標為(x2,y2)。因此，於偵測接觸點程序時，控制電路250會計算出錯誤的接觸點B3，且水平位置為x3=(x1+x2)/2而垂直位置為y3=(y1+y2)/2。
接著，於驗證接觸點程序時，控制電路250會控制多工切換電路230將偵測區域限制於A6區域，並偵測A6區域中是否有任何接觸點，很明顯地，控制電路250無法於A6區域偵測出與接觸點B3重疊的接觸點。因此，控制電路250可確定使用者產生多個接觸點。
當控制電路250確定使用者產生多個接觸點時，控制電路250即可控制多工切換電路230依序改變偵測區域，並且搜尋出多個接觸點B1、B2的實際位置。
請參照第六圖C，其所繪示為觸控面板上同時產生二個接觸點的另一示意圖。當使用者於觸控面板200上同時產生二個接觸點C1、C2時，假設C1位置的座標為(x4,y4)，C2位置的座標為(x5,y5)。因此，於偵測接觸點程序時，控制電路250會計算出錯誤的接觸點C3，且水平位置為x6=(x4+x5)/2而垂直位置為y6=(y4+y5)/2。
接著，於驗證接觸點程序時，控制電路250會控制多工切換電路230將偵測區域限制於A6區域，並偵測A6區域中是否有任何接觸點，很明顯地，控制電路250可於A6區域偵測出接觸點C1但是與接觸點C3沒有重疊，因此，控制電路250可確定使用者產生多個接觸點。
當控制電路250確定使用者產生多個接觸點時，控制電路250即可控制多工切換電路230依序改變偵測區域，並且搜尋出另一接觸點C2的實際位置。
請參照第七圖，其所繪示為本發明電阻式觸控面板偵測接觸點的方法流程圖。首先，於偵測接觸點程序時，偵測觸控面板全區域並計算一第一接觸點(步驟S10)。之後，於驗證接觸點程序時，偵測觸控面板包含第一接觸點的部份區域，並計算一第二接觸點(步驟S12)。當第一接觸點與第二接觸點重疊(步驟S14)時，確認使用者產生單一接觸點(步驟S16)；否則，確認使用者產生多個接觸點(步驟S18)。
由上述可知，運用本發明的電阻式觸控面板可偵測使用者是否產生單一接觸點，並於確認使用者產生單一接觸點時提供該單一接觸點的水平位置與垂直位置。當使用者產生多個接觸點時，控制電路會在觸控面板上依序地利用小區域來偵測使用者產生的多個接觸點，並可提供多個接觸點的水平位置與垂直位置。
由於本發明的電阻式觸控面板於四邊緣設置四個電極組，每個電極組內皆有多個電極。由第五圖A可知，多工切換電路需要14條連接線(line)連接至14個電極，並可將觸控面板區分為12(3*4)個最小區域。也就是說，假設將四個電極組區分為二個X方向電極組以及二個Y方向電極組，其中，每個X方向電極組中包括N個電極，每個Y方向電極組中包括M個電極。因此，多工切換電路需要(2N+2M)條連接線(line)連接至(2N+2M)個電極，並可將觸控面板區分為(N*M)個最小區域。
以下再介紹本發明電阻式觸控面板於四個電極組的配置方式，以降低多工切換電路的連接線，並且可將觸控面板區分為相同的最小區域。
請參照第八圖，其所繪示為觸控面板上的四個電極組內的電極配置。以二個X方向電極組為例，X-方向電極組中的多個電極X1-～X5-的長度由上至下依序為一單位長度、二單位長度、二單位長度…依此類推；而X+方向電極組中的多個電極X1+～X5+的長度由上至下依序為二單位長度、二單位長度、二單位長度…依此類推。因此二個X方向電極組共可將觸控面板上的水平區域區分為9個區域。
同理，以二個Y方向電極組為例，Y+方向電極組中的多個電極Y1+～Y9+的長度由左到右依序為一單位長度、二單位長度、二單位長度…依此類推；而Y-方向電極組中的多個電極Y1-～Y8-的長度由左到右依序為二單位長度、二單位長度、二單位長度…依此類推。因此，二個Y方向電極組共可將觸控面板上的垂直區域區分為16個區域。
由第八圖可知，二個X方向電極組將觸控面板上的水平區域區分為單數個區域。因此，X-方向電極組中的最後一個電極X5-的長度為二單位長度，而X+方向電極組中的最後一個電極X5+的長度為一單位長度。再者，二個Y方向電極組將觸控面板上的水平區域區分為偶數個區域。因此，Y-方向電極組中的最後一個電極Y8-的長度為二單位長度，而Y+方向電極組中的最後一個電極Y9+的長度為一單位長度。也就是說，每個電極組中的最後一個電極長度是由切割區域的數目來決定，可為一單位長度或者二單位長度。
再者，觸控面板200上任意的區域皆可利用上述的電極互相搭配而定義。舉例來說，正Y七電極(Y7+)、負Y六電極(Y6-)、正X三電極(X3+)、負X四電極(X4-)搭配即可定義A2區域。也就是說，於N=9、M=16時，可將觸控面板區分為(9*16)個最小區域，但僅需要27(9+8+5+5)條連接線(line)。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
本案圖式中所包含之各元件列示如下：
10．．．觸控面板
100．．．透明玻璃基板
102．．．ITO層
110．．．透明薄膜
112．．．ITO層
120．．．透明隔離點
130．．．手指
140．．．觸控筆
150．．．控制電路
200．．．觸控面板
230．．．多工切換電路
250．．．控制電路
本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更深入之了解：
第一圖A所繪示為習知電阻式觸控面板未按壓時的側視圖。
第一圖B所繪示為習知電阻式觸控面板按壓時的側視圖。
第二圖所繪示為習知電阻式觸控面板上視圖。
第三圖A所繪示為習知電阻式觸控面板上偵測是否產生接觸點的示意圖。
第三圖B所繪示為習知電阻式觸控面板上計算接觸點水平位置的示意圖。
第三圖C所繪示為習知電阻式觸控面板上計算接觸點垂直位置的示意圖。
第四圖所繪示為習知電阻式觸控面板上產生多個接觸點的示意圖。
第五圖A所繪示為本發明電阻式觸控面板示意圖。
第五圖B所繪示為本發明偵測接觸點程序時的等效電路。
第五圖C所繪示為本發明驗證接觸點程序時的等效電路。
第六圖A所繪示為觸控面板上可被區分的區域。
第六圖B所繪示為觸控面板上同時產生二個接觸點的示意圖。
第六圖C所繪示為觸控面板上同時產生二個接觸點的另一示意圖。
第七圖所繪示為本發明電阻式觸控面板偵測接觸點的方法流程圖。
第八圖所繪示為觸控面板上的四個電極組內的電極配置。
200．．．觸控面板

Claims (9)

  1. 一種電阻式觸控面板，包括：一第一方向第一電極組，包括多個電極，且該些電極中的一第一電極為一單位長度，最後一個電極為一單位長度或者二單位長度，而其他電極為二單位長度；以及一第一方向第二電極組，包括多個電極，且該些電極中的最後一個電極為一單位長度或者二單位長度，而其他電極為二單位長度；其中，該第一方向的多個第一組條狀層二端各別連接於該第一方向第一電極組與該第一方向第二電極組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電阻式觸控面板，更包括：一第二方向第一電極組，包括多個電極，且該些電極中的一第一電極為一單位長度，最後一個電極為一單位長度或者二單位長度，而其他電極為二單位長度；以及一第二方向第二電極組，包括多個電極，且該些電極中的最後一個電極為一單位長度或者二單位長度，而其他電極為二單位長度；其中，該第二方向的多個第二組條狀層二端各別連接於該第二方向第一電極組與該第二方向第二電極 組。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電阻式觸控面板，其中，該第一方向與該第二方向相互垂直。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電阻式觸控面板，更包括：一多工切換電路，連接至所有的電極；以及一控制電路，可控制該多工切換電路用以選擇性地將一第一方向第一連接線連接至該第一方向第一電極組中部份或全部的電極；將一第一方向第二連接線連接至該第一方向第二電極組中部份或全部的電極；將一第二方向第一連接線連接至該第二方向第一電極組中部份或全部的電極；將一第二方向第二連接線連接至該第二方向第二電極組中部份或全部的電極。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電阻式觸控面板，其中該控制電路於一偵測接觸點程序時，該控制電路可控制該多工切換電路用以將該第一方向第一連接線連接至該第一方向第一電極組中全部的電極；將該第一方向第二連接線連接至該第一方向第二電極組中全部的電極；將該第二方向第一連接線連接至該第二方向第一電極組中全部的電極；將該第二方向第二連接線連接至該第二方向第二電極組中全部的電極，決定一第一接觸點。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電阻式觸控面板，其中該控制電路於一驗證接觸點程序時，該控制電路可 決定一第一部份觸控面板區域，且該第一接觸點包含於該第一部份觸控面板區域。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電阻式觸控面板，其中該控制電路於該驗證接觸點程序時，該控制電路決定該第一部份觸控面板區域，係控制該多工切換電路用以將該第一方向第一連接線連接至該第一方向第一電極組中部份的電極；將該第一方向第二連接線連接至該第一方向第二電極組中部份的電極；將該第二方向第一連接線連接至該第二方向第一電極組中部份的電極；將該第二方向第二連接線連接至該第二方向第二電極組中部份的電極，決定一第二接觸點。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電阻式觸控面板，其中，當該第一接觸點與該第二接觸點重疊時，確認一使用者產生單一接觸點；以及，當該第一接觸點與該第二接觸點不重疊時，確認使用者產生多個接觸點。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之電阻式觸控面板，其中該些第一組與第二組條狀層為一銦錫氧化層構成。
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