TWI464654B

TWI464654B - 電容式觸控裝置、電容式觸控裝置的感測裝置及其多觸碰點偵測方法

Info

Publication number: TWI464654B
Application number: TW100101823A
Authority: TW
Inventors: Chien Liang Lin
Original assignee: Sonix Technology Co Ltd
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2014-12-11
Also published as: TW201224900A

Description

電容式觸控裝置、電容式觸控裝置的感測裝置及其多觸碰點偵測方法

本發明是有關於一種觸控裝置、感測裝置及偵測方法，且特別是有關於一種電容式觸控裝置、電容式觸控裝置的感測裝置及其多觸碰點偵測方法。

隨著資訊技術、無線行動通訊和資訊家電的快速發展與應用，以及為了達到攜帶更便利、體積更輕巧化以及操作更人性化的目的，許多資訊產品已由傳統之鍵盤或滑鼠等輸入裝置，轉變為使用觸碰面板(Touch Device)，包含應用於顯示器，具有顯示功能的觸控顯示面板(Touch Panel)，以及基板上具有觸控功能的觸控板(Touch Pad)作為輸入裝置。

目前，觸碰面板主要可分電阻式、電容式、音波式、光學式等。值得一提的是，在習知技術中，軸交錯式電容觸碰面板在偵測兩點觸碰時，會有鏡射點(Ghost point)的問題。

圖1是習知一種電容式觸碰面板的觸碰示意圖。請參照圖1，此觸控面板100採用軸交錯式技術。觸控面板100包括多條垂直延伸的第一電極(如110、120)，以及多條水平延伸的第二電極(如130、140)。當觸碰點P1被觸碰時，則偵測裝置會從第一電極110及第二電極130偵測到電容變化量，據此判斷觸碰點P1為被觸碰。當觸碰點P2被觸碰時，則偵測裝置會從第一電極120及第二電極140偵測到電容變化量，據此判斷觸碰點P2為被觸碰。

然而，當觸碰點P1及P2同時被觸碰時，則偵測裝置會從第一電極110、120及第二電極130、140偵測到電容變化量，據此偵測裝置會誤判觸碰點P1、P2、P3及P4為被觸碰。其中，觸碰點P1及P2為真正的觸碰點，而觸碰點P3及P4為則為觸碰點P1及P2鏡射點。

本發明提供一種電容式觸控面板的偵測方法，可偵測電極交錯的電容式觸控面板上的複數個觸碰點，並且可避免鏡射點的誤判。

本發明提出一種電容式觸控裝置，包括電容式輸入裝置、偵測單元及信號產生單元。電容式輸入裝置包括複數條朝第一方向延伸的第一電極，及複數條朝第二方向延伸的第二電極。第二電極與這些第一電極於複數個感測區域形成複數個電容。偵測單元與這些第一電極電性連接，偵測這些感測區域的電容變化量。信號產生單元與這些第二電極電性連接，且用以產生一信號。當偵測單元偵測到這些感測區域的至少其中之一具有一第一電容變化量時，依照一預定方式將信號輸入這些第二電極。在具有第一電容變化量的上述感測區域的至少其中之一具有一第二電容變化量時，則具有第二電容變化量的感測區域即為一觸碰位置。

在本發明之一實施例中，上述之第二電極位於這些第一電極的上方，並且這些感測區域分別為這些第一電極與這些第二電極交錯形成複數個交錯區域。

在本發明之一實施例中，上述之這些感測區域分別對應這些第一電極與這些第二電極，且這些感測區域的配置位置彼此不重疊，以及這些感測區域配置於同一層。

本發明另提出一種電容式觸控裝置，包括電容式輸入裝置、偵測單元及信號產生單元。電容式輸入裝置包括複數條朝第一方向延伸的第一電極，及複數條朝第二方向延伸的第二電極。這些第二電極位於這些第一電極的上方，與這些第一電極形成複數個電容。這些第一電極與這些第二電極交錯形成複數個交錯區域。偵測單元與這些第一電極電性連接，偵測這些交錯區域的電容變化量。信號產生單元與這些第二電極電性連接，且用以產生一信號。當偵測單元偵測到這些交錯區域的至少其中之一具有一第一電容變化量時，依照一預定方式將信號輸入這些第二電極。在具有第一電容變化量的上述交錯區域的至少其中之一具有一第二電容變化量時，則具有第二電容變化量的交錯區域即為一觸碰位置。

在本發明之一實施例中，上述之這些第一電極在第二方向互相等間距平行排列。

在本發明之一實施例中，上述之這些第二電極在第一方向互相等間距平行排列。

在本發明之一實施例中，上述之電容式輸入裝置更包括一介電層，位於這些第一電極與這些第二電極的之間。

本發明亦提出一種電容式觸控面板之感測裝置，電容式觸控面板包括複數條第一電極以及複數條第二電極，且這些第一電極與這些第二電極形成複數個感測區域。感測裝置包括偵測單元及信號產生單元。偵測單元電性連接這些第一電極，偵測對應第一電極的這些感測區域的電容變化量。信號產生單元與這些第二電極電性連接，信號產生單元產生一信號。當偵測單元偵測到這些感測區域的至少其中之一具有一第一電容變化量時，將信號依照一預定方式輸入這些下電極。當偵測單元偵側到這些感測區域的至少其中之一具有一第二電容變化量時，這些感測區域中依序由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量的感測區域即為一觸碰位置。

在本發明之一實施例中，上述之信號為一準位變動信號。並且，上述之信號為一方波信號、一三角波信號及一弦波信號其中之一。

在本發明之一實施例中，上述之偵測單元依序偵測這些第一電極，以偵測對應第一電極的這些交錯區域的電容變化量。

在本發明之一實施例中，上述之偵測單元同時偵測這些第一電極，以偵測對應第一電極的這些交錯區域的電容變化量。

在本發明之一實施例中，上述之這些第一電極與這些第二電極相互交錯，這些感測區域分別為這些第一電極與這些第二電極的複數個交錯區域。

在本發明之一實施例中，上述之這些感測區域分別對應這些第一電極與這些第二電極，這些感測區域配置於同一層，且這些感測區域的配置位置彼此不重疊。

本發明又提出一種電容式觸控面板之多觸碰點偵測方法，電容式觸控面板包括一介電層以及分別位於介電層二側之複數條第一電極及複數條第二電極，且這些第一電極與這些第二電極形成複數個感測區域。多觸碰點偵測方法包括：偵測這些感測區域的電容變化量，得到並記錄複數個具有一第一電容變化量的感測區域；產生一信號，且將信號輸入於這些第二電極；偵測這些感測區域的電容變化量，得到並記錄複數個具有一第二電容變化量的感測區域；這些感測區域中依序由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量的感測區域分別判斷為電容式觸控面板的一觸碰點。

在本發明之一實施例中，上述之這些感測區域中具有第一電容變化量感測區域分別判斷為電容式觸控面板的一鏡射點。

在本發明之一實施例中，上述之信號為依序輸入這些第二電極。

在本發明之一實施例中，上述之信號為同時輸入部分的第二電極，並且依序切換接收信號的第二電極。

基於上述，本發明實施例的電容式觸控裝置、電容式觸控裝置的感測裝置及其多觸碰點偵測方法，其偵測電容式觸控面板的複數個第一電極與複數個第二電極的感測區域的電容變化量，當感測區域由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量時，則此感測區域會被判斷為真正的觸碰位置。藉此，可準確定位出複數個觸碰位置，並且可避免產生鏡射點。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2為依據本發明一實施例的電容式觸控裝置的系統示意圖。請參照圖2，在本實例中，電容式觸控裝置200包括感測裝置210及電容式輸入裝置(在此以觸控面板220為例)。感測裝置210包括偵測單元211及信號產生單元213。觸控面板220包括朝垂直方向(即第一方向)延伸的多條第一電極221_1~221_10(在此為上電極)、朝水平方向(即第二方向)延伸的多條第二電極223_1~223_5(在此為下電極)及位於第一電極221_1~221_10與第二電極223_1~223_5之間的介電層225，其中介電層225可以是印刷電路板、軟性電路板等，或是利用製程方式將例如是氧化矽、氮化矽或是氮氧化矽等材料形成於基板上。

第一電極221_1~221_10與第二電極223_1~223_5交錯而形成複數個交錯區域(即感測區域)，並且第一電極221_1~221_10會分別與第二電極223_1~223_5形成複數個耦合電容，其中第一電極221_1~221_10在水平方向為互相等間距平行排列，第二電極223_1~223_5在垂直方向為互相等間距平行排列。偵測單元200電性連接第一電極221_1~221_10，用以偵測第一電極221_1~221_10與第二電極223_1~223_5的交錯區域的電容變化量。信號產生單元213電性連接第二電極223_1~223_5，以產生信號S1並依據預定方式(例如為依序)將信號S1輸入第二電極223_1~223_5。

圖3為依據本發明一實施例的電容式觸控裝置的觸碰偵測示意圖。請參照圖2及圖3，在本實施例中，偵測單元211會先偵測第一電極221_1~221_10，其中第一電極221_1~221_10可以依序偵測，但也可以同時偵測，此可依據電路設計需求而定。在此假設觸碰點為P5，則第一電極221_3與第二電極223_4的交錯區域的耦合電容會產生變化，因此會從第一電極221_3偵測到第一電容變化量(亦即由電容值C0變為C1)。接著，信號產生單元213會依序將信號S1輸入至第二電極223_1~223_5，亦即依照第二電極223_1至223_5的順序將信號S1輸入至第二電極223_1~223_5。其中，信號S1在此以方波信號為例，但在其他實施例中可以是三角波信號、弦波信號等準位變動信號。並且，於其他實施例中，信號S1的輸入順序可以為第二電極223_5至223_1。

在信號S1輸入至第二電極223_1~223_3及223_5時，第一電極221_3偵測到的電容值仍為C1。但在信號S1輸入至第二電極223_4時，由於信號S1為方波信號(即準位變動信號)，因此會與第一電極221_3、第二電極223_4及觸碰的手指耦合，進而使第一電極221_3偵測到的電容值會由C1變動為C2或C3(亦即偵測到第二電容變化量)，其中電容值C2大於電容值C1，電容值C3小於電容值C1。而電容值會由C1變動為C2或C3決定於信號S1的頻率。

進一步來說，在一實施例中，當信號S1的頻率位於1 MHz至4 MHz之間時，第一電極221_3偵測到的電容值會由C1變動為C2。當信號S1的頻率位於6 MHz至10 MHz之間時，第一電極221_3偵測到的電容值會由C1變動為C3。依據上述，當觸碰點P5被觸碰時，第一電極221_3與第二電極223_1~223_5的交錯區域會被視為具有第一電容變化量，並且當信號S1輸入至第二電極223_4時，第一電極221_3與第二電極223_4的交錯區域會被視為具有第二電容變化量，因此第一電極221_3與第二電極223_4的交錯區域會被判斷為真正的觸碰位置。

另一方面，在此假設觸碰點為P5及P6，則會分別從第一電極221_3及221_8會偵測到第一電容變化量(亦即電容值由C0變為C1及C4)。接著，依序將信號S1輸入至第二電極223_1~223_5。在信號S1輸入至第二電極223_1、223_3及223_5時，第一電極221_3偵測到的電容值仍為C1，第一電極221_8偵測到的電容值為仍C4。

當信號S1輸入至第二電極223_2時，第一電極221_5偵測到的電容值仍為C1，第一電極221_8偵測到的電容值會由C4變動為C5或C6(亦即第二電容變化量)，其中電容值C5大於電容值C4，電容值C6小於電容值C4。此時，第一電極210_8與第二電極223_2的交錯區域依序由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量，因此第一電極221_8與第二電極223_2的交錯區域會被視為真正的觸碰位置。

當信號S1輸入至第二電極223_4時，第一電極221_3偵測到的電容值會由C1變動為C2或C3(亦即第二電容變化量)，而第一電極221_8偵測到的電容值仍為C4。此時，第二電極221_3與第二電極223_4的交錯區域依序由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量，因此第一電極221_5與第二電極223_4的交錯區域會被視為真正的觸碰位置。藉此，可依據交錯區域是否由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量來判斷交錯區域是否為真正的觸碰位置，因此不會產生鏡射點。

此外，在其他實施例中，信號S1可同時輸入兩個第二電極。例如，第二電極223_1及223_5先輸入信號S1，接著第二電極223_2及223_4輸入信號S1，最後是第二電極223_3輸入信號S1，藉此可縮短觸碰點偵測的時間。而上述順序為舉例以說明，且在其他實施例中，可依據電容式觸控面板的大小決定同時輸入信號S1的第二電極的數目，並且自行設計輸入的順序。

圖4為依據本發明一實施例的電容式觸控裝置的另一觸碰偵測示意圖。請參照圖2及圖4，在本實施例中，偵測單元211更耦接第二電極223_1~223_5。並且，偵測單元211會分別偵測第一電極221_1~221_10及第二電極223_1~223_5。在此假設觸碰點為P5及P6，則偵測單元211會從第一電極221_3、221_8及第二電極223_2、223_4偵測到第一電容變化量，亦即第一電極221_3偵測到的電容值由C0變為C1，第一電極221_8偵測到的電容值由C0變為C4，第二電極223_2偵測到的電容值由C0變為C7，第二電極223_4偵測到的電容值由C0變為C8。

此時，第一電極221_3及221_8與第二電極223_2及223_4的交錯區域會被視為具有第一電容變化量，而上述交錯區域會被記錄於偵測單元211中。接著，信號產生單元213會依序將信號S1輸入至第二電極223_2及223_4，以判斷上述具有第一電容變化量的交錯區域是否為真正的觸碰位置。

當信號S1輸入至第二電極223_2時，第一電極221_5偵測到的電容值仍為C1，第一電極221_8偵測到的電容值會由C4變動為C5或C6(亦即第二電容變化量)。此時，第一電極210_8與第二電極223_2的交錯區域依序由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量，因此第一電極221_8與第二電極223_2的交錯區域會被視為真正的觸碰位置，並記錄於偵測單元211中。

當信號S1輸入至第二電極223_4時，第一電極221_3偵測到的電容值會由C1變動為C2或C3(亦即第二電容變化量)，而第一電極221_8偵測到的電容值仍為C4。此時，第二電極221_3與第二電極223_4的交錯區域依序由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量，因此第一電極221_5與第二電極223_4的交錯區域會被視為真正的觸碰位置，並記錄於偵測單元211中。而第一電極221_3與第二電極223_2的交錯區域及第一電極221_8與第二電極223_4的交錯區域由於僅具有第一電容變化量，因此會被視為鏡射點。

依據上述，可彙整為一電容式觸控面板的多觸碰點偵測方法。圖5為依據本發明一實施例的電容式觸控面板的多觸碰點偵測方法的流程圖。請參照圖5，在本實施例中，首先會偵測第一電極與第二電極交錯所形成的交錯區域的電容變化量，得到並記錄複數個具有第一電容變化量的交錯區域(步驟S510)。產生一信號且將信號輸入於第二電極(步驟S520)。偵測上述交錯區域的電容變化量，得到並記錄複數個具有第二電容變化量的交錯區域(步驟S530)。交錯區域中依序由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量的交錯區域分別判斷為電容式觸控面板的觸碰點，而交錯區域中具有第一電容變化量交錯區域分別判斷為電容式觸控板的鏡射點(步驟S540)。其中，上述步驟的細節可參照上述說明，在此則不再贅述。

圖6為依據本發明一實施例的電容式觸控裝置的系統示意圖。請參照圖6，在本實例中，電容式觸控裝置600的電路及運作方式類似於電容式觸控裝置200，其中不同之處在於觸控面板620的第一電極621_1~621_10及第二電極623_1~623_5。在本實施例，第一電極621_1~621_10及第二電極623_1~623_5分別形成複數個感測區域(即每一電極的菱形區域及三角形區域)，並且由於這些感測區域配置的位置不重疊，因此這些感測區域可以配置於同一層。

進一步來說，當由第一電極621_1~621_10的感測區域偵測到電容變化量時，會由第二電極623_1~623_5輸入信號來偵測真正的觸碰點；或者，當由第一電極621_1~621_10及第二電極623_1~623_5的部分感測區域偵測到電容變化量時，會輸入信號至偵測到電容變化量的感測區域對應的第二電極623_1~623_5中，以確認偵測到的觸碰點為真正的觸碰點或鏡射點。

綜上所述，本發明實施例的電容式觸控裝置、電容式觸控裝置的感測裝置及其多觸碰點偵測方法，其偵測電容式觸控面板的複數個第一電極與複數個第二電極的感測區域的電容變化量，當感測區域由具有第一電容變化量轉換為具有第二電容變化量時，則此感測區域會被判斷為真正的觸碰位置。藉此，可準確定位出複數個觸碰位置，並且可避免產生鏡射點。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100、220、620‧‧‧觸控面板

110、120、221_1~221_10、621_1~621_10‧‧‧第一電極

130、140、223_1~223_5、623_1~623_5‧‧‧第二電極

200、600‧‧‧電容式觸控裝置

210‧‧‧感測裝置

211‧‧‧偵測單元

213‧‧‧信號產生單元

225‧‧‧介電層

C0~C8‧‧‧電容值

P1~P6‧‧‧觸碰點

S1‧‧‧信號

S510、S520、S530、S540‧‧‧步驟

圖1是習知一種電容式觸碰面板的觸碰示意圖。

圖2為依據本發明一實施例的電容式觸控裝置的系統示意圖。

圖3為依據本發明一實施例的電容式觸控裝置的觸碰偵測示意圖。

圖4為依據本發明一實施例的電容式觸控裝置的另一觸碰偵測示意圖。

圖5為依據本發明一實施例的電容式觸控面板的多觸碰點偵測方法的流程圖。

圖6為依據本發明另一實施例的電容式觸控裝置的系統示意圖。

200．．．電容式觸控裝置

210．．．感測裝置

211．．．偵測單元

213．．．信號產生單元

220．．．觸控面板

221_1~221_10．．．第一電極

223_1~223_5．．．第二電極

225．．．介電層

Claims

一種電容式觸控裝置，包括：一電容式輸入裝置，包括：複數條第一電極，朝一第一方向延伸；複數條第二電極，朝一第二方向延伸，與該些第一電極於複數個感測區域形成複數個電容，其中該些感測區域分別對應該些第一電極與該些第二電極，且該些感測區域的配置位置彼此不重疊；一偵測單元，與該些第一電極電性連接，偵測該些感測區域的電容變化量；以及一信號產生單元，與該些第二電極電性連接，且用以產生一信號；其中，當該偵測單元偵測到該些感測區域的至少其中之一具有一第一電容變化量時，依照一預定方式將該信號輸入該些第二電極，在具有該第一電容變化量的上述感測區域的至少其中之一具有一第二電容變化量時，則具有該第二電容變化量的上述感測區域即為一觸碰位置。
如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置，其中該些第一電極在該第二方向互相等間距平行排列。
如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置，其中該些第二電極在該第一方向互相等間距平行排列。
如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置，其中該電容式輸入裝置，更包括一介電層，位於該些第一電極與該些第二電極的之間。
如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置，其中該些感測區域配置於同一層。
一種電容式觸控面板之感測裝置，該電容式觸控面板包括複數條第一電極以及複數條第二電極，且該些第一電極與該些第一電極形成複數個感測區域，該感測裝置包括：一偵測單元，電性連接該些第一電極，偵測對應該些第一電極的該些感測區域的電容變化量；以及一信號產生單元，與該些第二電極電性連接，該信號產生單元產生一信號；其中，當該偵測單元偵測到該些感測區域的至少其中之一具有一第一電容變化量時，將該信號依照一預定方式輸入該些第二電極，當該偵測單元偵側到該些感測區域的至少其中之一具有一第二電容變化量時，該些感測區域中依序由具有該第一電容變化量轉換為具有該第二電容變化量的感測區域即為一觸碰位置，其中該些感測區域分別對應該些第一電極與該些第二電極，該些感測區域配置於同一層，且該些感測區域的配置位置彼此不重疊。
如申請專利範圍第6項所述之電容式觸控面板之感測裝置，其中該信號為一準位變動信號。
如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控面板之感測裝置，其中該信號為一方波信號、一三角波信號及一弦波信號其中之一。
如申請專利範圍第6項所述之電容式觸控面板之感測裝置，其中該偵測單元依序偵測該些第一電極，以偵測對應該些第一電極的該些感測區域的電容變化量。
如申請專利範圍第6項所述之電容式觸控面板之感測裝置，其中該偵測單元同時偵測該些第一電極，以偵測對應該些第一電極的該些感測區域的電容變化量。
一種電容式觸控面板之多觸碰點偵測方法，該電容式觸控面板包括一介電層以及分別位於該介電層二側之複數條第一電極及複數條第二電極，且該些第一電極與該些第二電極形成複數個感測區域，該多觸碰點偵測方法包括：偵測該些感測區域的電容變化量，得到並記錄複數個具有一第一電容變化量的感測區域；產生一信號，且將該信號輸入於該些第二電極；偵測該些感測區域的電容變化量，得到並記錄複數個具有一第二電容變化量的感測區域；以及該些感測區域中依序由具有該第一電容變化量轉換為具有該第二電容變化量的感測區域分別判斷為該電容式觸控面板的一觸碰點，並且該些感測區域中具有該第一電容變化量的感測區域分別判斷為該電容式觸控面板的一鏡射點。
如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控面板之多觸碰點偵測方法，其中該信號為依序輸入該些第二電極。
如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控面板之多觸碰點偵測方法，其中該信號為同時輸入部分的該些第二電極，並且依序切換接收該信號的第二電極。