TWI472979B - 可重組感測點之觸控面板裝置及感測方法 - Google Patents

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Description

可重組感測點之觸控面板裝置及感測方法
本發明係關於觸控面板之技術領域，尤指一種可重組感測點之觸控面板裝置及感測方法。
觸控面板的技術原理是當手指或其他介質接觸到螢幕時，依據不同感應方式，偵測電壓、電流、聲波或紅外線等，進而測出觸壓點的座標位置。例如電阻式觸控面板即為利用上、下電極間的電位差，用以計算施壓點位置檢測出觸控點所在。電容式觸控面板是利用排列之透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從所產生之電流或電壓來檢測其座標。
依據電容觸控技術原理而言，其可分為表面式電容觸控感測(Surface Capacitive)及投射式電容觸控感測(Projected Capacitive)這兩種技術。投射式電容觸控感測(Projected Capacitive)技術又可分為自電容(Self capacitance)及互電容(Mutual capacitance)。
圖1係一習知的自電容感測的示意圖。如圖1所示，其係於一面板上，於X方向上設置有m行(column)的電極點，於於Y方向上設置有n列(row)的電極點。每一個電極點110電氣連接至一多工器120，再經由該多工器120而 連接至一驅動及感測器(圖未示)。該多工器120係一個m×n至一多工器，以讓該m×n個電極點110可連接至該驅動及感測器。當進行自電容感測時，該驅動及感測器依序驅動一個電極點110，並由該電極點110感測電壓，藉此經由m×n次驅動及感測，即可完成一個觸控平面的感測。
圖2係另一習知自電容感測之示意圖，其在第一時間週期，先由第一方向的驅動及感測器210驅動第一方向的導體線，以對第一方向的導體線的自電容(Cs)充電。再於第二時間週期，驅動及感測器210偵測第一方向的導體線上的電壓，以獲得n個資料。又於第三時間週期，由第二方向的驅動及感測器220驅動第二方向的導體線，以對第二方向的導體線的自電容充電。再於第四時間週期，驅動及感測器220偵測第二方向的導體線上的電壓，以獲得m個資料。因此，總共可獲得m+n個資料。其需執行m+n次驅動及感測，以完成一個觸控平面的感測。
圖2中的習知自電容感測方法係在同一條導體線上同時連接有驅動電路及感測電路，先對導體線驅動後，再對同一導體線感測其訊號的變化量，以決定自電容大小。它的好處是資料量較少，觸控面板的單一影像(image)只有m+n筆資料，節省硬體成本。由於資料處理的量較少，所以具有較低的功率消耗，與較高的報點率。
圖3係習知互電容(感測之示意圖。其係感測互電容Cm)的大小變化，以判斷是否有物體靠近觸控面板，同樣地，互電容並非實體電容，其係第一方向的導體線與第二方向的導體線之間互感應電容。
如圖3所示，驅動器310係配置於第一方向(Y)上，感測器320係配置於第二方向(X)上，於第一時間週期T1前半週期時，由驅動器310對第一方向的導體線330驅動，其使用電壓Vy_1對互感應電容(Cm)350充電，於第一時間週期T1後半週期時，所有感測器320感測所有第二方向的導體線340上的電壓(Vo_1,Vo_2,...,Vo_m)，以獲得m個資料，經過n個驅動週期後，即可獲得m×n個資料。其需執行m×n次驅動及感測，以完成一個觸控平面的感測。互電容(Cm)感測方法的優點為浮接導體和接地導體的訊號不同方向，故可以很輕易的判斷是否為人體觸碰。同時由於有每，一個點的真實座標，多點同時觸模時，可以分辨出每一個點的真實位置，互感應電容(Cm)感測方法容易支援多點觸控的應用。
然而不論是自電容感測或是互電容感測，其至少需要經過m+n次驅動及感測，才完成一個觸控平面的感測。當觸控平面變大或是觸控解析度加大時，完成一個觸控平面的感測的時間則急速增加，進而限制觸控解析度，降低報點率。習知電容式觸控面板的技術實仍有改善的空間。
本發明之目的主要係在提供一種可重組感測點之觸控面板裝置及感測方法，以有效地降低觸碰偵測次數，進而降低觸碰偵測所需的時間，以提高觸控解析度，增加觸控報點率。
依據本發明之一特色，本發明提出一種可重組感測點之觸控面板裝置，包括有一面板、多數個感測點、多數個切換器、及一控制器。該多數個感測點佈設於該面板上，用以感測一外部物件的觸碰，並產生相對應的感應訊號。該多數個切換器中的每一個該切換器的一第一端連接至一對應的感測點，每一個該切換器的一第二端連接至一共同輸出端。該控制器連接至該多數個切換器的每一個該切換器的一控制端，以控制多數個切換器是否電氣連接至該共同輸出端。其中，該控制器設定該多數個切換器的控制端，以讓部分的多數個感測點電氣連接至該共同輸出端，俾進行階層式區塊觸碰感測。
依據本發明之另一特色，本發明提出一種觸控感測方法，其係運用於一可重組感測點之觸控面板裝置，該可重組感測點之觸控面板裝置包含佈設於一面板上之多數個感測點及一控制器，該多數個感測點用以感測一外部物件的觸碰，該控制器將該多數個感測點分成多數個區塊，並以每一個區塊為單位，俾進行階層式區塊觸碰 感測，該方法先使用該控制器將該多數個感測點分成N1等分的第一感測區塊，以分別進行N1次觸碰感測，當中N1為大於1之整數。該控制器依據觸碰感測結果，由該N1個第一感測區塊選擇一第一感測區塊，並將該選擇的第一感測區塊的感測點分成N2等分的第二感測區塊，以分別進行N2次觸碰感測，當中N2為大於1之整數。
圖4係本發明一種可重組感測點之觸控面板裝置400之方塊圖，該觸控面板裝置400包括有一面板410、多數個感測點420、多數個切換器430及一控制器440。
該多數個感測點420佈設於該面板410上，用以感測一外部物件的觸碰(圖未示)，並產生相對應的電壓。該多數個感測點共有M×N個感測點，該M×N個感測點係以矩陣形式排列於該面板上，於一第一方向(X方向)上有M個感測點，於一第二方向(Y方向)上有N個感測點，當中M、N為大於1之整數。其中，該第一方向係垂直第二方向。
該數個切換器430中之每一個該切換器430的一第一端431連接至一對應的感測點420，每一個該切換器430的一第二端433連接至一共同輸出端Ocom。
圖5係本發明切換器之電路圖，該切換器430包括包含一接腳510、一電阻520、一第一二極體530、一第二二極體540、及一開關550。
該接腳510經由該切換器430的第一端431連接至一對應的感測點420，該電阻520之一端連接至該接腳510。該第一二極體530的陽極連接至該電阻520之另一端連，其陰極連接至一高電位(V+)。該第二二極體540的陰極連接至該電阻520之另一端連，其陽極連接至一低電位(V-)。該開關550的一端連接至該電阻520之另一端，其另一端連接至該共同輸出端Ocom，其控制端551連接至該控制器440。
該控制器440接至該多數個切換器430的每一個切換器430的控制端551，以控制多數個切換器430是否電氣連接至該共同輸出端Ocom。
該控制器440設定該多數個切換器430的控制端551，以讓部分的多數個感測點420電氣連接至該共同輸出端，俾進行觸碰感測。亦即，該控制器440設定該多數個切換器430的控制端551，以將該多數個感測點420分成多數個區塊，並以每一個區塊為單位，俾進行階層式區塊(hierarchical block)觸碰感測。
該控制器440將該M×N個感測點420分成N1等分的第一感測區塊，以分別進行N1次觸碰感測，當中N1為大於1之整數。該控制器440依據觸碰感測結果，由該 N1個第一感測區塊選擇一第一感測區塊，並將該選擇的第一感測區塊的感測點分成N2等分的第二感測區塊，以分別進行N2次觸碰感測，當中N2為大於1之整數。該控制器440依據觸碰感測結果，由該N2個第二感測區塊選擇一第二感測區塊，並將該選擇的第二感測區塊的感測點分成N3等分的第三感測區塊，以分別進行N3次觸碰感測，當中N3為大於1之整數。上述只說明將該M×N個感測點420進行三次階層式區塊觸碰感測，熟於該技術者可基於本發明之描述，進行更多次的階層式區塊觸碰感測，不予贅述。
圖6係本發明階層式區塊觸碰感測之示意圖。該控制器440將該M×N個感測點420分成4等分(N1=4)的第一感測區塊，以分別進行4次觸碰感測。
當該控制器440判定觸碰位置位於第一感測區塊610時，該控制器440依據觸碰感測結果，由該4個第一感測區塊選擇第一感測區塊610，並將該選擇的第一感測區塊610的感測點分成9等分(N2=9)的第二感測區塊，以分別進行9次觸碰感測。
當該控制器440判定觸碰位置位於第二感測區塊620時，該控制器440依據觸碰感測結果，由該9個第二感測區塊選擇第二感測區塊620，並將該選擇的第二感測區塊620的感測點分成4等分(N3=4)的第三感測區塊，以分別進行4次觸碰感測。
當該控制器440判定觸碰位置位於第三感測區塊630時，該控制器440依據觸碰感測結果，由該4個第三感測區塊選擇第三感測區塊630，並將該選擇的第三感測區塊630的感測點分成9等分(N4=9)的第四感測區塊，以分別進行9次觸碰感測。
由上述說明可知，本發明只需執行26次(4+9+4+9)階層式區塊(hierarchical block)觸碰感測，而其觸碰解析度為1296(4×9×4×9)。
圖7係本發明階層式區塊觸碰感測之另一示意圖。其係對列(row)方向進行階層式區塊觸碰感測。該控制器440將該M×N個感測點420依列(row)方向分成3等分(N1=3)的第一感測區塊，以分別進行3次觸碰感測。
當該控制器440判定觸碰位置位於第一感測區塊710時，該控制器440依據觸碰感測結果，由該3個第一感測區塊選擇第一感測區塊710，並將該選擇的第一感測區塊710的感測點分成3等分(N2=3)的第二感測區塊，以分別進行3次觸碰感測。
當該控制器440判定觸碰位置位於第二感測區塊720時，該控制器440依據觸碰感測結果，由該3個第二感測區塊選擇第二感測區塊720，並將該選擇的第二感測區塊720的感測點分成3等分(N3=3)的第三感測區塊，以分別進行3次觸碰感測。
圖8係本發明階層式區塊觸碰感測之又一示意圖。其 係對行(column)方向進行階層式區塊觸碰感測。該控制器440將該M×N個感測點420依行(column)方向分成2等分(N1=2)的第一感測區塊，以分別進行2次觸碰感測。
當該控制器440判定觸碰位置位於第一感測區塊810時，該控制器440依據觸碰感測結果，由該2個第一感測區塊選擇第一感測區塊810，並將該選擇的第一感測區塊810的感測點分成2等分(N2=2)的第二感測區塊，以分別進行2次觸碰感測。
當該控制器440判定觸碰位置位於第二感測區塊820時，該控制器440依據觸碰感測結果，由該2個第二感測區塊選擇第二感測區塊820，並將該選擇的第二感測區塊820的感測點分成3等分(N3=3)的第三感測區塊，以分別進行3次觸碰感測。
圖9係本發明階層式區塊觸碰感測之應用示意圖。其中，M為48，N為27，共有48×27個感測點。由前述說明可知，只要將27列的感測點階層式地依序分成3等分、3等分、3等分，只需執行9次(=3+3+3)階層式區塊觸碰感測，即可判斷出觸碰點位於哪一列的感測點上。同理，只要將48列的感測點階層式地依序分成2等分、2等分、2等分、2等分、3等分，只需執行11次(=2+2+2+2+3)階層式區塊觸碰感測，即可判斷出觸碰點位於哪一行的感測點上，亦即總共只需執行20次(=9+11)觸碰感測即可得知觸碰點在該面板410上的位置。
然而，習知的自電容觸碰感測技術則需75次(=48+27)觸碰感測。而習知的互電容觸碰感測技術則需1296次(=48×27)觸碰感測，方能確定觸碰位置。由前述比較可知，本發明可重組感測點之觸控面板裝置400以有效地降低觸碰偵測次數，進而降低觸碰偵測所需的時間，以提高觸控解析度。尤其適合應用於高解析度的觸控面板裝置上。
圖10係習知切換器之電路圖，該切換器1000包括包含一接腳1010、一二極體1020、一二極體1030、及一開關1040。
如圖10所示，由於要防護靜電放電(ElectroStatic Discharge,ESD)，故二極體1020及二極體1030的尺寸要大，以讓靜電電流過，以免靜電電流進入積體電路中。由於二極體1020及二極體1030的尺寸大，故其電容亦大。若是如圖4中所示，將每一個該切換器430的一第二端433連接至一共同輸出端Ocom，則於共同輸出端Ocom會形成很大的電容效應。然而，如本發明切換器的電路，由於電阻520會限制靜電電流的大小，故該第一二極體530及該第二二極體540的尺寸可以變小，故其電容亦可變小，故將每一個該切換器430的一第二端433連接至一共同輸出端Ocom，不會於共同輸出端Ocom會形成很大的電容效應。
圖11係本發明觸控感測方法之流程圖，其係運用於 如圖4所示之可重組感測點之觸控面板裝置400，該可重組感測點之觸控面板裝置400包含佈設於一面板上之多數個感測點420及一控制器440，該多數個感測點420用以感測一外部物件的觸碰，該控制器440將該多數個感測點420分感多數個區塊，並以每一個區塊為單位，俾進行階層式區塊觸碰感測。
該多數個感測點共有M×N個感測點420，該M×N個感測點420係以矩陣形式排列，於一第一方向上有M個感測點，於一第二方向上有N個感測點，當中M、N為大於1之整數。該第一方向係垂直第二方向。
首先於步驟(A)中，該控制器440將該多數個感測點420分成N1等分的第一感測區塊，以分別進行N1次觸碰感測，當中N1為大於1之整數。
於步驟(B)中，該控制器依據觸碰感測結果，由該N1個第一感測區塊選擇一第一感測區塊，並將該選擇的第一感測區塊的感測點分成N2等分的第二感測區塊，以分別進行N2次觸碰感測，當中N2為大於1之整數。
於步驟(C)中，該控制器依據觸碰感測結果，由該N2個第二感測區塊選擇一第二感測區塊，並將該選擇的第二感測區塊的感測點分成N3等分的第三感測區塊，以分別進行N3次觸碰感測，當中N3為大於1之整數。
由前述可知，該觸控面板裝置400的一觸碰感測解析度為N1×N2×N3，該觸控面板裝置400執行N1+N2+N3次 觸碰感測。同時，熟習該技術者亦可依據本發明技術對第三感測區塊進行階層式區塊(hierarchical block)觸碰感測，以獲得所需要的觸碰感測解析度。
由前述說明可知，本發明在進行觸控偵測時，利用該數個切換器430，將多數個感測點420分成多數個區塊，並以每一個區塊為單位，俾進行階層式區塊(hierarchical block)觸碰感測，藉此減少觸碰感測的次數，進而降低觸碰偵測所需的時間，以提高觸控解析度。當觸控面板裝置上的觸控解析度提升時，習知的自電容感測技術或是互電容感測技術均隨著觸控解析度提升而增加其觸碰感測的次數，不適合應用於高觸控解析度的裝置上，而本發明的技術，並不會隨著觸控解析度提升而線性增加其觸碰感測的次數，特別適合應用於高觸控解析度的裝置上。
由上述可知，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，極具實用價值。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
110‧‧‧電極點
120‧‧‧多工器
210‧‧‧第一方向驅動及感測器
220‧‧‧第二方向驅動及感測器
310‧‧‧驅動器
320‧‧‧感測器
330‧‧‧第一方向的導體線
340‧‧‧第二方向的導體線
350‧‧‧互感應電容
400‧‧‧可重組感測點之觸控面板裝置
410‧‧‧面板
420‧‧‧感測點
430‧‧‧切換器
440‧‧‧控制器
431‧‧‧第一端
433‧‧‧第二端
Ocom‧‧‧共同輸出端
510‧‧‧接腳
520‧‧‧電阻
530‧‧‧第一二極體
540‧‧‧第二二極體
550‧‧‧開關
551‧‧‧控制端
610‧‧‧第一感測區塊
620‧‧‧第二感測區塊
630‧‧‧第三感測區塊
710‧‧‧第一感測區塊
720‧‧‧第二感測區塊
810‧‧‧第一感測區塊
820‧‧‧第二感測區塊
1000‧‧‧切換器
1010‧‧‧接腳
1020‧‧‧二極體
1030‧‧‧二極體
1040‧‧‧開關
步驟(A)~步驟(C)
圖1係一習知的自電容感測的示意圖。
圖2係另一習知自電容感測之示意圖。
圖3係習知互電容感測之示意圖。
圖4係本發明一種可重組感測點之觸控面板裝置之方塊圖。
圖5係本發明切換器之電路圖。
圖6係本發明階層式區塊觸碰感測之示意圖。
圖7係本發明階層式區塊觸碰感測之另一示意圖。
圖8係本發明階層式區塊觸碰感測之又一示意圖。
圖9係本發明階層式區塊觸碰感測之應用示意圖。
圖10係習知切換器之電路圖。
圖11係本發明觸控感測方法之流程圖。
400‧‧‧可重組感測點之觸控面板裝置
410‧‧‧面板
420‧‧‧感測點
430‧‧‧切換器
440‧‧‧控制器
431‧‧‧第一端
433‧‧‧第二端
Ocom‧‧‧共同輸出端

Claims (5)

  1. 一種可重組感測點之觸控面板裝置，包括有：一面板；多數個感測點，佈設於該面板上，用以感測一外部物件的觸碰，並產生相對應的感應訊號，該多數個感測點共有M×N個感測點，該M×N個感測點係以矩陣形式排列於該面板上，於一第一方向上有M個感測點，於一第二方向上有N個感測點，當中M、N為大於1之整數；多數個切換器，每一個該切換器的一第一端連接至一對應的感測點，每一個該切換器的一第二端連接至一共同輸出端；以及一控制器，連接至該多數個切換器的每一個該切換器的一控制端，以控制多數個切換器是否電氣連接至該共同輸出端；其中，該控制器設定該多數個切換器的控制端，以讓部分的多數個感測點電氣連接至該共同輸出端，俾進行觸碰感測，該控制器設定該多數個切換器的控制端，以將該多數個感測點分成多數個區塊，並以每一個區塊為單位，俾進行階層式區塊觸碰感測，該控制器將該M×N個感測點分成N1等分的第一感測區塊，以分別進行N1次觸碰感測，當中N1為大於1之整數，該控制器依據觸碰感測結果，由該N1個第一感測區塊選擇一第一感測區塊，並將該選擇的第一感測區塊的感測點分成N2等分的 第二感測區塊，以分別進行N2次觸碰感測，當中N2為大於1之整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板裝置，其中，該控制器依據觸碰感測結果，由該N2個第二感測區塊選擇一第二感測區塊，並將該選擇的第二感測區塊的感測點分成N3等分的第三感測區塊，以分別進行N3次觸碰感測，當中N3為大於1之整數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板裝置，其中，該每一個該切換器包含一接腳、一電阻、一第一二極體、一第二二極體、及一開關。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控面板裝置，其中，該接腳連接至一對應的感測點，該電阻一端連接至該接腳，該第一二極體的陽極連接至該電阻之另一端連，其陰極連接至一高電位(V+)，該第二二極體的陰極連接至該電阻之另一端連，其陽極連接至一低電位(V-)，該開關的一端連接至該電阻之另一端連，其另一端連接至該共同輸出端，其控制端連接至該控制器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板裝置，其中，該第一方向係垂直第二方向。
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