TWI461997B - 具異向性材質的觸控面板之驅動方法及裝置以及觸控面板模組 - Google Patents

Description

具異向性材質的觸控面板之驅動方法及裝置以及觸控面板模組

本發明是有關於一種觸控面板之驅動方法及裝置，且特別是有關於一種具異向性材質的觸控面板之驅動方法及裝置以及觸控面板模組。

隨著人機介面更為簡便與快速的需要，觸控面板現今已成為新一代人機溝通的橋樑，代替鍵盤、滑鼠而大量廣泛應用在各式電子產品上，尤其是智慧型手機、平板電腦、電子書等產品。然而，由於觸控面板裡的關鍵材料-透明導電薄膜所需的銦為稀有金屬，且價格波動起伏大，於是新型導電材料成為技術開發的關注的課題。

故此，學界及業界開發出利用其他容易取得的材料，例如異向性材質，如奈米碳管(carbon nanotube,CNT)，作為觸控面板的基礎材料。CNT的優點是不需要蝕刻圖案化等製程，可以較簡易的製程製作。例如CNT薄膜電容式觸控面板。

而驅動上述之具異向性材質之觸控面板仍有待解決的問題之一，就是觸控點的座標辨認的解析度問題。具體而言，CNT薄膜之CNT配向的關係而產生很大的電阻異向性，造成與CNT配向垂直的X座標辨認的解析度很高，但與CNT配向平行的Y座標辨認的解析度很低的問題。

本揭露提供關於一種具異向性材質之觸控面板之驅動方法及裝置以及一種觸控面板模組之實施例。驅動方法之一實施例基於對觸控面板之複數個導電端中之一導電端群組之不同導電端組合所包含的導電端同時進行驅動動作，能輔助或是達成：觸控點的偵測或是觸控點的座標的計算及輸出，並且能增加其解析度。

根據一實施例，提出一種具異向性材質之觸控面板之驅動方法，此方法包括如下步驟。提供具有異向性材質之一觸控面板，此具有異向性材質薄膜之一側具有一列之複數個第一導電端，以及另一側具有一列與這些第一導電端相對之複數個第二導電端，這些第一及第二導電端之間定義一觸控區域。依據此觸控面板之相鄰之至少兩個第一導電端以及其相對且相鄰之至少兩個第二導電端中包括至少二個導電端之一組合和包括全部導電端之一組合的複數個組合，分別對這些組合中所包含之導電端同時進行驅動動作。

根據另一實施例，提出一種具異向性材質之觸控面板之驅動裝置，其包括：一控制單元以及一感測單元。控制單元，用以控制一具異向性材質之觸控面板之驅動動作，依據此觸控面板之相鄰之至少兩個第一導電端以及其相對且相鄰之至少兩個第二導電端中包括至少二個導電端之一組合和包括全部導電端之一組合的複數個組合，分別對這些組合中所包含之導電端同時充電後同時放電。感測單元，在此控制單元對各這些組合中所包含之導電端同時放電時，用以偵測此組合中所包含之導電端之訊號強度。

根據另一實施例，提出一種觸控面板模組，其包括一具異向性材質之觸控面板以及如上述實施列之一驅動裝置之，此驅動裝置與此觸控面板耦接，用以驅動此觸控面板。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉一些實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下提供本揭露之一種具異向性材質之觸控面板之驅動方法及裝置之實施例。驅動方法之一實施例基於對相鄰的至少二導電端同時進行驅動動作、對相對的至少二導電端同時進行驅動動作以及上述導電端全部同時進行驅動動作之方式。如此，其能輔助或是達成：觸控點的偵測或是觸控點的座標的計算。亦可有助改善偵測觸控點所得的座標的解析度。

為了說明本揭露的實施例與偵測觸控點所得的座標的解析度之關係，在此首先討論針對單一導電端作驅動動作所產生的辨認的解析度具有誤差的問題。

第1圖繪示具有異向性材質之一觸控面板之一實施例，其中示意對觸控面板之一導電端進行驅動動作。觸控面板10具有一具有異向性材質薄膜100如奈米碳管薄膜。例如，觸控面板包括一具有異向性材質薄膜100以及一基材，具有異向性材質薄膜100設置於基材之上。例如，將奈米碳管(CNT)薄膜直接貼在透明基板上而製成；其所使用的CNT是以CVD合成的單壁奈米碳管(SWCNT)，製成CNT漿料後塗佈在PET基材，成為CNT薄膜。此外，更可以在CNT薄膜加上頂蓋(cover lens)。

由於異向性材質薄膜100的特性，觸控面板10在一第一方向(或稱為X方向)上因為具較大的電阻，故實質上為非導電性，而在一第二方向(或稱為Y方向)上因為具較小的電阻，故實質上具有導電性。在具有異向性材質薄膜100之一側之X方向上具有一列之複數個第一導電端P1-1至P1-N(以下簡寫為P1)，而另一側具有一列之複數個第二導電端P2-1至P2-N(以下簡寫為P2)，這些第二導電端P2在Y方向上與這些第一導電端P1相對的設置在具有異向性材質薄膜100上，亦即例如第二導電端P2-1與第一導電端P1-1相對。第一導電端P1及第二導電端P2之間定義一觸控區域190，以讓使用者作觸控之輸入動作，例如按壓、拖曳之類的觸控動作。

第1圖所示意對觸控面板10之一導電端進行驅動動作，例如是對第一導電端P1-K，先作充電後再放電，而其餘的導電端則可令其如接地、接一底電位或是浮接，其中，K代表正在進行驅動動作之第一導電端及其對應之第二導電端。當第一導電端P1-K充滿電時所形成的靜電場的等位線如第1圖之虛線所示，其中亦如具箭號所代表的漏電流的現象發生。

驅動動作再進一步，可在放電時，進行偵測動作，例如是利用電容數位轉換器(Capacitance-to-Digital converter)偵測第一導電端P1-K的訊號強度，從而產生對應的數值。如第2A圖示，在第一導電端P1-K附近產生了一觸控點TP1，沿著軌跡A移動，即X座標不變並沿著Y方向向上移動靠近第二導電端P2-K；所對應地能偵測的訊號強度隨觸控點TP1的Y座標變化的關係如第2B圖中的曲線SA所示。又另一觸控點TP2在第一導電端P1-K及P1-(K+1)之間產生，沿著與軌跡A平行的軌跡B移動，偵測之訊號強度隨觸控點TP2的Y座標變化關係由曲線SB代表。比較第2B圖的曲線SA及SB可知，觸控點距離第一導電端P1-K愈近，訊號強度愈強，反之亦然；但是對於同一訊號強度的數值，卻會因觸控點X座標不同，而產生不同的數值。由此可見，利用第一導電端P1-K之訊號強度來估測觸控點的Y座標的變化會造成誤差。例如第2C圖所示，當一觸控點TP3沿著實際的軌跡R(實線)往右前進時，依據偵測到的訊號強度經計算後之路徑CP卻成為如虛線所示之波動變化般的曲線。故此，針對單一導電端作驅動動作所得出的觸控點的座標的解析度具有嚴重的誤差。

而依據本揭露，針對至少兩個相鄰的導電端進行驅動動作，能有效改善上述之問題。第3A圖為對觸控面板10之實施例中之至少兩導電端P1-3及P1-4進行驅動動作之示意圖。在第3A圖中，被同時充電之兩個第一導電端P1-3及P1-4之間的等位線在X方向上較第1圖所示者平緩。故此在第一導電端P1-3、P1-4、第二導電端P2-3及P2-4之間的觸控區域上，產生了Y方向上有梯度的等位線。

如同第2A圖之測試方式，第3B圖示意在第3A圖所示之驅動動作下兩觸控點TP1、TP2分別沿著軌跡A及B移動。而本實施例係假設K=3，則第3C圖繪示在第3A圖所示之驅動動作下對此兩導電端P1-3及P1-4偵測所得之一訊號強度隨觸控點的Y座標變化的關係，其中第一導電端的Y座標假設為0，第二導電端的Y座標假設為某一整數。在第3C圖中，曲線SA’及SB’分別對應到兩觸控點TP1及TP2。當觸控點的Y座標較小(即愈靠近此兩第一導電端)時，曲線SA’及SB’可視為重疊；當觸控點Y座標較大(即愈遠離此兩第一導電端)時，曲線SA’及SB’仍有差異，但相較於第2B圖來說，此差異已縮小了。

如此，若對兩第二導電端P2-3及P2-4進行先充電及放電之動作，並在放電動作中進行偵測，則導電端P2-3及P2-4偵測所得之一訊號強度隨兩觸控點TP1及TP2的Y座標變化的關係，會與上述情況相似，即愈靠近兩第二導電端P2-3及P2-4(即觸控點Y座標較大)則訊號強度的變化曲線趨於重疊，愈離開此兩導電端(即觸控點Y座標較小)則訊號強度的變化曲線仍有一些差異。

由此可知，為了求得更精確的觸控點的Y座標，可分別對於至少兩個第一及至少兩個第二導電端各組之導電端同時進行驅動動作，從而依據偵測到的多個訊號強度所對的數值以內插或其他演算方式求得觸控點的Y座標。請參考第4圖所示，提出一種觸控面板之驅動方法之實施例，其能輔助或是達成：觸控點的偵測或是觸控點的座標的計算。此方法包括步驟如下：如步驟S410所示，提供具有異向性材質之一觸控面板，如第1圖所示的觸控面板。如步驟S420所示，依據觸控面板之相鄰之至少兩個第一導電端以及其相對且相鄰之至少兩個第二導電端中包括至少二個導電端之一組合和包括全部導電端之一組合的複數個組合，分別對這些組合中所包含之導電端同時進行驅動動作。

上述步驟S420所述的複數個組合例如包括以下組合。如第5A圖所示之至少兩個第一導電端的一組合以及如第5B圖所示之至少兩個第二導電端的一組合。如第5C圖所示之此至少兩個第一導電端之一與相對之此至少兩個第二導電端之一的一組合以及如第5D圖所示之此至少兩個第一導電端之另一與相對之此至少兩個第二導電端之另一的一組合。如第5E圖所示之至少兩個第一導電端及至少兩個第二導電端的一組合。在一些實施例中，可以依據不同的次序對分別對上述組合的該等導電端同時進行驅動，例如先進行如第5E圖的組合的驅動動作，再繼而進針對其他如第5A-5D圖的驅動動作。

此外，在一實施例中，步驟S420例如包括：分別對這些組合中所包含之該等導電端同時進行充電後同時放電；此實施列可利用一驅動電路加以實現。

又於另一實施例中，在步驟S420中，在對各個這些組合中所包含之該等導電端同時放電時，更偵測此組合中所包含之該等導電端之訊號強度；此實施列之偵測動作可利用一感測電路例如是電容數位轉換電路加以實現。例如對於第5A圖及第5B圖所示之兩組合，可以偵測出訊號強度以輔助求得在該等導電端所形成的觸控區域內的觸控點的Y座標。例如對於第5C圖及第5D圖所示之兩組合，可以偵測出訊號強度以輔助求得在該等導電端所形成的觸控區域內的觸控點的X座標。例如對於第5E圖所示之組合，可以偵測出該等導電端所形成的觸控區域內的訊號強度的背景值，以輔助求得在觸控點的X及Y座標之用。

請參考第6圖所示意之一種觸控面板之驅動方法之另一實施例。如第6圖所示，驅動方式可以包括：先依據如第5C及5D圖之方式對相對之第一及第二導電端逐一進行掃瞄，利用偵測到訊號強度的大小從而找出一觸控點TP4的X座標的所在一觸控區域600。驅動方式再繼而利用如第5A及5B圖及5E之方式進行驅動。

此外，在一些實施例中，在對於例如第5A圖或第5B圖所示之組合，偵測此組合中所包含之該等導電端之訊號強度時，可以藉由不同方式達成。例如第7A圖所示，對於此至少兩個第一導電端(P1-1至P1-N)之組合，同時個別偵測此組合中所包含之該等導電端之訊號強度。例如第7A圖所示，藉由使用兩個電容數位轉換器700同時對兩個第一導電端P1-K、P1-(K+1)個別進行訊號強度的偵測。又例如第7B圖所示，對於此至少兩個第一導電端(P1-1至P1-N)之組合，偵測此組合中所包含之該等導電端被耦按時之訊號強度，例如是藉由使兩個相鄰之導電端耦接至一個電容數位轉換器以進行偵測訊號強度。又例如第7C圖所示，對於此至少兩個第一導電端P1-1至P1-N之組合(例如具有三個或以上的第一導電端P1-1至P1-N時)，偵測步驟包括：偵測此組合之至少兩者耦按時之訊號強度。在如第7C圖所示意的作法中有許多的實現方式，例如在3個第一導電端P1-1至P1-N中選出兩組P1-K、P1-(K+1)以及同時偵測此兩組個別之訊號強度。例如第7C圖所示，藉由使兩個電容數位轉換器以進行偵測訊三個第一導電端之訊號強度。在上述第7A或7C圖的例子中，其中藉由兩個電容數位轉換器700所得到的兩個數值可以於後序的處理中作例如加法處理從而得到相對應的數值。

此外，第8圖為一種觸控面板模組之一實施列之方塊圖。在第8圖中，觸控面板模組80包括一觸控面板10及驅動裝置800。觸控面板10之所有導電端皆耦接至驅動裝置800，例如是透過軟性電路板或是印刷電路板。驅動裝置800包括一控制單元810及一感測單元820。控制單元810用以控制對觸控面板10之驅動動作，可實現如上述之驅動方式之各個實施例。感測單元820配合控制單元810的驅動動作，適時地偵測該等導電端的訊號強度，以產生對應的數值。在一些實施中，驅動裝置800依據感測單元820的輸出數值，可以據以產生觸控區域190上所感測到的觸控點的座標，或是其他觸控有關的參數。

控制單元810可以用不同的方式實現，例如包括一掃瞄單元811及一處理單元813。在一實施例中，控制單元810進行驅動動作，對觸控面板10進行對該等導電端之一組合的同時充電後同時放電的動作。

又例如處理單元813例如依據上述第5A-5E圖之數個組合或更進一步依據如第6圖所示的實施例，控制掃瞄單元811使該等掃瞄單元811分別對上述組合之該等導電端同時進行驅動進行充電後同時放電。又例如舉例而言，第9圖所示為控制單元810或掃瞄單元811對該等導電端之組合，例如上述如第5A至5E圖所舉例之組合，作驅動動作的驅動訊號之一實施例。驅動訊號係輸出至此組合之每一個導電端，其中高位準時表示對一組合的導電端進行充電動作(在第9圖中以C為代表)，低位準時表示對此組合的導電端進行放電動作(在第9圖中以D為代表)。當在對各個這些組合中所包含之導電端同時放電時，感測單元820對此組合中所包含之該等導電端進行偵測動作(在第9圖中以S為代表)，以偵測出訊號強度並據以轉換為數值。感測單元820例如包括一個或多個電容數位轉換器700，例如以第7A、7B或7C圖或相似方式進行偵測該等導電端的訊號強度。

此外，驅動裝置800對導電端之一組合進行驅動動作時，其餘的該等導電端則可令其如接地、接一低電位或是浮接。

在一實施例中，控制單元810或處理單元813又可進一步依據感測單元820所輸出的數值進行計算，以輸出觸控點的座標。

此外，驅動裝置800可用積體電路如微控制器、微處理器、數位訊號處理器、特殊應用積體電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)或元件可程式邏輯閘陣列(FPGA，Field Programmable Gate Array)或邏輯電路來實施。除了輸出如第9圖之驅動訊號以外，在其他實施例中，只要能達成上述之驅動動作的其他形式的驅動訊號皆可據以用作實現驅動裝置800。

如上所述，已提出具異向性材質的觸控面板之驅動方法及裝置以及觸控面板模組之一些實施例。由於分別對於至少兩個第一及至少兩個第二導電端各組之導電端同時進行驅動動作，可以在X方向及Y方向產生較為均勻的具有梯度的等位線，故此可以增加觸控點的座標值的解析度。又由於在驅動過程中對多個組合的導電端進行驅動，故一些實施例能輔助或是達成：觸控點的偵測或是觸控點的座標的計算及輸出，並且能增加其解析度。

綜上所述，雖然已以一些實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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。

10．．．觸控面板

80．．．觸控面板模組

100．．．具有異向性材質薄膜

190、600．．．觸控區域

700．．．電容數位轉換器

800．．．驅動裝置

810．．．控制單元

811．．．掃瞄單元

813．．．處理單元

820．．．感測單元

P1-1至P1-N．．．第一導電端

P2-1至P2-N．．．第二導電端

A、B、R．．．軌跡

CP．．．計算所得的軌跡

TP1-TP4．．．觸控點

SA、SB、SA’、SB’．．．曲線

S410、S420．．．步驟

C．．．充電動作

D．．．放電動作

S．．．感測動作

第1圖繪示對具有異向性材質之一觸控面板之一實施例中之一導電端進行驅動動作之示意圖。

第2A圖繪示在第1圖所示意之驅動動作下兩觸控點之移動軌跡，其中兩移動軌跡的X座標不同而Y座標變化方向相同。

第2B圖繪示在第1圖所示意之驅動動作下對此導電端偵測所得之一訊號強度隨觸控點Y座標變化的關係。

第2C圖示意一觸控點之實際移動軌跡與計算所得的移動軌跡具有差異之情況。

第3A圖繪示上述觸控面板之實施例中之至少兩導電端進行驅動動作之示意圖。

第3B圖繪示在第3A圖所示意之驅動動作下兩觸控點之移動軌跡，其中兩移動軌跡的X座標不同而Y座標變化方向相同。

第3C圖繪示在第3A圖所示意之驅動動作下對此兩導電端偵測所得之一訊號強度隨觸控點Y座標變化的關係。

第4圖繪示一種觸控面板之驅動方法之實施例。

第5A圖繪示對至少兩個第一導電端的一組合進行驅動動作之示意圖。

第5B圖繪示對至少兩個第二導電端的一組合進行驅動動作之示意圖。

第5C圖繪示對至少兩個第一導電端之一與相對之此至少兩個第二導電端之一的一組合進行驅動動作之示意圖。

第5D圖繪示對至少兩個第一導電端之另一與相對之此至少兩個第二導電端之另一的一組合進行驅動動作之示意圖。

第5E圖繪示對至少兩個第一導電端及至少兩個第二導電端的一組合進行驅動動作之示意圖。

第6圖繪示一種觸控面板之驅動方法之另一實施例。

第7A-7C圖繪示偵測此些導電端之訊號強度之數個實施例之示意圖。

第8圖為一種觸控面板模組之一實施列之方塊圖。

第9圖為對導電端之組合作驅動動作的驅動訊號之一實施例。

S410、S420．．．步驟

Claims (15)

1. 一種觸控面板之驅動方法，包括：提供具有異向性材質之一觸控面板(10)，其中該觸控面板之一具有異向性材質薄膜(100)，該具有異向性材質薄膜(100)之一側具有一列之複數個第一導電端(P1-1~P1-N)，以及另一側具有一列與該些第一導電端(P1-1~P1-N)相對之複數個第二導電端(P2-1~P2-N)，該等第一導電端(P1-1~P1-N)及該等第二導電端(P2-1~P2-N)之間定義一觸控區域(190、600)；依據該觸控面板之相鄰之至少兩個第一導電端(P1-1~P1-N)以及其相對且相鄰之至少兩個第二導電端(P2-1~P2-N)中包括至少二個導電端之一組合和包括全部導電端之一組合的複數個組合，分別對該等組合中所包含之各導電端同時進行驅動動作；其中分別對該些組合中所包含之導電端同時進行驅動之該步驟包括：分別對該等組合中所包含之該等導電端同時進行充電後同時放電。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板之驅動方法，其中分別對該些組合中所包含之導電端同時進行驅動動作之該步驟中，該些組合包括：該至少兩個第一導電端的一組合(5A)、該至少兩個第二導電端的一組合(5B)、該至少兩個第一導電端之一與相對之該至少兩個第二導電端之一的一組合(5C、5D)、該至少兩個第一導電端及該至少兩個第二導電端的 一組合(5E)。
3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板之驅動方法，其中在分別對該些組合中所包含之導電端同時進行驅動之該步驟中，在對各該組合中所包含之該等導電端同時放電時，更偵測該組合中所包含之各導電端之訊號強度。
4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控面板之驅動方法，其中分別對該等組合中所包含之該等導電端同時充電後同時放電之該步驟包括：對該至少兩個第一導電端之一與相對之該至少兩個第二導電端之一同時充電後同時放電；對該至少兩個第一導電端之另一與相對之該至少兩個第二導電端之另一同時充電後同時放電；對該至少兩個第一導電端同時充電後同時放電；對該至少兩個第二導電端同時充電後同時放電；以及對該至少兩個第一導電端及該至少兩個第二導電端同時充電後同時放電。
5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控面板之驅動方法，其中分別對該等組合中所包含之該等導電端同時進行驅動之該步驟，在對各該等組合中所包含之導電端同時放電時，更偵測該組合中所包含之各導電端之訊號強度。
6. 如申請專利範圍第5項所述的觸控面板之驅動方法，其中對於該至少兩個第一導電端，偵測該組合中所包含之該等導電端之訊號強度係為同時個別偵測該等組合中所包含之各導電端之訊號強度。
7. 如申請專利範圍第5項所述的觸控面板之驅動方 法，其中對於該至少兩個第一導電端，偵測該等組合中所包含之導電端之訊號強度係為偵測該組合中所包含之導電端被耦接時之訊號強度。
8. 如申請專利範圍第5項所述的觸控面板之驅動方法，其中對於該至少兩個第一導電端之該組合具有兩個以上的第一導電端，偵測該組合中所包含之導電端之訊號強度之步驟包括：偵測該組合中所包含之導電端之至少兩者被耦接時之訊號強度。
9. 一種觸控面板之驅動裝置，包括：一控制單元(810)，用以控制一具異向性材質之觸控面板(10)之驅動動作，依據該觸控面板(10)之相鄰之至少兩個第一導電端(P1-1~P1-N)以及其相對且相鄰之至少兩個第二導電端(P2-1~P2-N)中包括至少二個導電端之一組合和包括全部導電端之一組合的複數個組合，分別對該等組合中所包含之該等導電端同時充電後同時放電；以及一感測單元(820)，在該控制單元(810)對各該等組合中所包含之該等導電端同時放電時，用以偵測該組合中所包含之各導電端之訊號強度。
10. 如申請專利範圍第9項所述的觸控面板之驅動裝置，其中對於該至少兩個第一導電端，該感測單元偵測該組合中所包含之導電端之訊號強度係為同時個別偵測該組合中所包含之導電端之訊號強度。
11. 如申請專利範圍第9項所述的觸控面板之驅動裝置，其中對於該至少兩個第一導電端，該感測單元偵測該組合中所包含之導電端之訊號強度係為偵測該組合中 所包含之導電端被耦接時之訊號強度。
12. 如申請專利範圍第9項所述的觸控面板之驅動裝置，其中對於該至少兩個第一導電端之該組合具有兩個以上的第一導電端，該感測單元偵測該組合中所包含之導電端之訊號強度時，偵測該組合中所包含之導電端之至少兩者被耦接時之訊號強度。
13. 一種觸控面板模組，包括：一具異向性材質之觸控面板；以及如申請專利範圍第9至12項之一所述之觸控面板之驅動裝置，該驅動裝置與該觸控面板耦接，用以驅動該觸控面板。
14. 如申請專利範圍第13項所述的觸控面板之觸控面板模組，其中該觸控面板主要係包括：一具有異向性材質薄膜(100)，而該具有異向性材質薄膜係設置於該觸控面板之一基材之上，其中該具有異向性材質薄膜之一側具該些第一導電端，以及另一側具有該些第二導電端，該些第一導電端及該些第二導電端之間定義一觸控區域。
15. 如申請專利範圍第13項所述的觸控面板之觸控面板模組，其中該具有異向性材質薄膜為奈米碳管薄膜。