TWI498802B - 觸控裝置、使用在觸控裝置中的控制器以及控制方法 - Google Patents

Description

觸控裝置、使用在觸控裝置中的控制器以及控制方法

本發明係關於一種觸控機制，尤指一種觸控裝置、使用在觸控裝置中的控制器以及控制方法。

一般來說，習知一般電子裝置上所使用的距離偵測技術或近距偵測技術係使用紅外線式偵測器的感測技術，通過發射一個紅外線訊號、比較所發射之紅外線訊號與所接收到的反射訊號來估測前方物體的距離，以感測出使用者是否靠近該電子裝置，然而，紅外線式的感測技術有其不可避免的缺點，舉例來說，如果該電子裝置是一個可攜式電子裝置，則在可攜式電子裝置的表面上設置一個紅外線發射器，除了會增加可攜式電子裝置的整體面積之外，外觀上也較不美觀，此外，也需要驅動發光二極體來發射紅外線，所以必然會耗電，電路的成本提高。

因此，本發明的目的之一在於提供一種觸控裝置、使用在觸控裝置中的控制器以及控制方法，通過觸控裝置之電容式面板的不同感應區域來分別進行觸控偵測與近距偵測、以及使用該單一個控制器來同時控制觸控偵測與近距偵測的執行，使得不需要使用到紅外線式偵測器，因此可避免上述習知技術所遭遇到的難題。

根據本發明的實施例，其係揭露了一種觸控裝置。該觸控裝置包 含有一電容式面板與一控制器，該電容式面板包含有一第一電容感應區域與一第二電容感應區域，其中第一電容感應區域係用於進行一觸控偵測，以及第二電容感應區域係用於進行一距離偵測，而不用來進行該觸控偵測，此外，控制器係耦接至電容式面板，並用以分別控制該第一電容感應區域進行該觸控偵測、以及控制該第二電容感應區域進行該距離偵測。

根據本發明的實施例，其另揭露了一種使用在一觸控裝置中的一控制器，該觸控裝置包含有一電容式面板，該電容式面板包含一第一電容感應區域與一第二電容感應區域，該第一電容感應區域用於進行一觸控偵測，該第二電容感應區域係用於進行一距離偵測，而不用來進行該觸控偵測。以及該控制器包含有一觸控偵測電路與一距離偵測電路，其中觸控偵測電路係用以控制該第一電容感應區域進行該觸控偵測，以及距離偵測電路係耦接至觸控偵測電路並用以控制該第二電容感應區域進行該距離偵測。

根據本發明的實施例，其另揭露了一種使用在一觸控裝置中的一控制方法，該觸控裝置包含有一電容式面板，該電容式面板包含一第一電容感應區域與一第二電容感應區域，該第一電容感應區域用於進行一觸控偵測，該第二電容感應區域係用於進行一距離偵測，而不用來進行該觸控偵測，以及該控制方法包含有：執行一觸控偵測操作，以控制該第一電容感應區域進行該觸控偵測；以及執行一距離偵測操作，以控制該第二電容感應區域進行該距離偵測。

根據本發明的實施例，通過使用一個與用來進行觸控偵測之電容感應區域電性絕緣的第二電容感應區域，進行距離偵測操作，本發明之實施例中的觸控裝置可以不需要使用另外的距離偵測器來執行距離偵測，例如不需要使用一個紅外線式的距離偵測器，因此，可以減小可攜式裝置的整體面 積，此外，因為不需要驅動發光二極體來發射紅外線，所以相對來說也比較省電，此外，就外觀來說，也不需要紅外線式距離偵測器所使用的紅外線發射孔洞，因此，相較來說較為美觀。

100、200、300‧‧‧觸控裝置

105、205、305‧‧‧電容式面板

110‧‧‧控制器

1051‧‧‧第一電容感應區域

1052‧‧‧第二電容感應區域

1053‧‧‧相機孔洞

1101‧‧‧觸控偵測電路

1102‧‧‧距離偵測電路

第1圖為本發明第一實施例之觸控裝置的示意圖。

第2A圖為第1圖所示之觸控偵測電路使用一自容式感測計算以及距離偵測電路執行距離偵測操作的訊號示意圖。

第2B為第1圖所示之觸控偵測電路使用一互容式感測計算以及距離偵測電路執行距離偵測操作的訊號示意圖。

第3A圖為本發明第二實施例之觸控裝置的示意圖。

第3B圖為本發明第三實施例之觸控裝置的示意圖。

請參照第1圖，第1圖是本發明第一實施例之觸控裝置100的示意圖。觸控裝置100包含有一電容式面板105(例如一投射電容式面板)與一控制器110，投射電容式面板105包含一第一電容感應區域1051與一第二電容感應區域1052，第一電容感應區域1051較佳係與第二電容感應區域1052電性絕緣，第一電容感應區域1051係用於進行一觸控偵測，而第二電容感應區域1052係用於進行一距離偵測，而不用來進行該觸控偵測。相對地，控制器110包含有一觸控偵測電路1101與一距離偵測電路1102，觸控偵測電路係用以控制該第一電容感應區域1051進行該觸控偵測，以及距離偵測電路1102係耦接至該觸控偵測電路1101並用以控制該第二電容感應區域1052進行該距離偵測。具體來說，觸控偵測電路1101與距離偵測電路1102係實作於具有單一殼體的控制器110中，例如控制器110是一封裝好的積體電路晶片，也就是說，在本發明的實施例中，係使用到單一個控制器就可以同時執行觸 控偵測與距離偵測的操作；此外，距離偵測電路1102耦接至觸控偵測電路1101，距離偵測電路1102與觸控偵測電路1101之間彼此的偵測結果可以共享。觸控偵測電路1101係通過多條感應線(多條水平感應線與多條垂直感線應)連接到第一電容感應區域1051，並用以執行觸控偵測的操作，其中觸控偵測電路1101可以使用一自容式感測計算來計算投射電容式面板105之第一電容感應區域1051的電容值變化，來偵測觸控點的位置，此外，也可以使用一互容式感測計算來計算投射電容式面板105之第一電容感應區域1051的電容值變化，來偵測觸控點的位置。而對距離偵測操作來說，距離偵測電路1102係通過其他另外的走線連接到第二電容感應區域1052，執行距離偵測或近距感測，以偵測使用者是否靠近觸控裝置100，舉例來說，如果觸控裝置100是智慧型手機，當使用者拿起該智慧型手機、撥打電話、並將該智慧型手機靠近人耳時，第二電容感應區域1052的感應電容值會有所改變，因此，距離偵測電路1102可以透過感應電容值的改變來偵測使用者是否靠近觸控裝置100，其中距離偵測電路1102可以使用一自容式感測計算來計算投射電容式面板105之第二電容感應區域1052的電容值變化，來偵測使用者是否靠近，此外，也可以使用一互容式感測計算來計算投射電容式面板105之第二電容感應區域1052的電容值變化，來偵測使用者是否靠近。另外，如果觸控裝置100是智慧型手機，則觸控裝置100之面板105的上方外觀上會另包含有其他的元件設計，例如是第1圖所示的相機孔洞1053，然此僅是用於說明實作上觸控裝置100可以是一台智慧型手機，而並非是本發明的限制。另外，在其他實施例中，為了達到省電的目的，第二電容感應區域1052可被設計為在觸控裝置100之系統執行某一特定功能或操作才被開啟，例如當該系統執行語音通話功能時開啟第二電容感應區域1052的相對應操作，而其餘時間則關閉第二電容感應區域1052的相對應操作，藉此來達到省電的目的。

請參照第2A圖，第2A圖是第1圖所示之觸控偵測電路1101使 用一自容式感測計算以及距離偵測電路1102執行距離偵測操作的訊號示意圖。如第2A圖所示，當第1圖所示的觸控偵測電路1101使用自容式感測計算來計算投射電容式面板105之第一電容感應區域1051的電容值變化以偵測觸控點的位置，訊號STC係表示出觸控偵測電路1101之自容式感測計算所得到的感應訊號時序，在T1的時間內，使用者並未觸碰到第一電容感應區域1051，沒有產生並聯的手指電容，整條軸線的電容值較小，RC常數時間(電阻-電容充放電常數時間)較小，充放電的頻率較快，而在T2的時間內，使用者觸碰到了第一電容感應區域1051，產生了並聯的手指電容，整條軸線的電容值較大，RC常數時間較大，充放電的頻率較慢，因此，藉由上述充放電頻率的不同，觸控偵測電路1101可偵測出或識別出目前使用者是否觸碰到了觸控裝置100的第一電容感應區域1051，以及偵測出觸控點的位置。此外，如第2A圖所示，距離偵測電路1102也可以透過感應電容值的改變來偵測使用者是否靠近觸控裝置100，舉例來說，訊號STP表示了使用一自容式感測計算來計算投射電容式面板105之第二電容感應區域1052的電容值變化，以偵測使用者是否靠近，在T3的時間內，使用者並沒有靠近面板105，第二電容感應區域1052的電容值較小，RC常數時間較小，充放電的頻率較快，而在T4的時間內，使用者靠近了面板105，使得第二電容感應區域1052的電容值變大，RC常數時間變大，充放電的頻率較慢，因此，藉由上述充放電頻率的不同，距離偵測電路1102可偵測出或識別出目前使用者是否靠近了觸控裝置100的第二電容感應區域1052，以決定使用者是否靠近面板105。

此外，實作上，觸控偵測電路1101與第一電容感應區域1051的操作係設計為達到具有高解析度、高畫面更新率(Frame Rate)的效果，以增進觸控感測的準確度，而距離偵測電路1102與第二電容感應區域1052的操作係設計為達到具有高感度、高穩定性(避免誤動作)以及低回報率的效果，使得能夠偵測到較遠的物體，以及能夠提高偵測的準確度，其中提高感測度 以偵測到較遠的物體的操作可以通過外掛一個較大電容值的外部電容，使得充放電的時間變長，來提高感測度，此外，因為只需要低回報率，所以也可以搭配現有的技術方法來避免雜訊干擾。在另一實施例中，第二電容感應區域1052可被整合至第一電容感應區域1051的區域之中，並搭配外掛一個較大電容值的外部電容來提高感測度，此外，為了省電，第二電容感應區域1052可被設計為在觸控裝置100之系統執行某一特定功能或操作才被開啟/啟動，以判斷使用者是否靠近螢幕，而其餘時間則關閉第二電容感應區域1052，藉此來達到省電的目的。

請參照第2B圖，第2B圖是第1圖所示之觸控偵測電路1101使用一互容式感測計算以及距離偵測電路1102執行距離偵測操作的訊號示意圖。如第2B圖所示，當第1圖所示的觸控偵測電路1101使用互容式感測計算來計算投射電容式面板105之第一電容感應區域1051的電容值變化時，訊號TX表示了觸控偵測電路1101之互容式感測計算所產生的驅動訊號，對面板105的第一電容感應區域1051來說，使用互容式感測計算時，水平軸的是驅動線(Driving Line)，而垂直軸的仍然是感應線(Sensing Line)，訊號TX表示了互容式感測計算所依序產生的驅動線訊號，而訊號RX表示了相對應於TX之驅動線訊號所感應產生的感應線訊號，在T5的時間內，使用者並未觸碰到第一電容感應區域1051，沒有產生串聯的手指電容，互相耦合的電容值較大，反之，在T6的時間內，使用者觸碰到了第一電容感應區域1051，產生了串聯的手指電容，互相耦合的電容值變小，通過上述訊號TX與RX的差異，觸控偵測電路1101可偵測出或識別出目前使用者是否觸碰到了觸控裝置100的第一電容感應區域1051。此外，如第2B圖所示，距離偵測電路1102透過了感應電容值的改變來偵測使用者是否靠近觸控裝置100，舉例來說，訊號STP表示了使用一自容式感測計算來計算投射電容式面板105之第二電容感應區域1052的電容值變化，以偵測使用者是否靠近，此外，在上述 實施例中，距離偵測電路1102透過了使用一自容式感測計算來計算投射電容式面板105之第二電容感應區域1052的電容值變化，使得在第2A圖的架構中，觸控偵測電路1101與距離偵測電路1102係使用不同的自容式感測計算分別計算第一電容感應區域1051與第二電容感應區域1052的電容值變化，而在第2B圖的架構中，觸控偵測電路1101與距離偵測電路1102則分別使用互容式感測計算與自容式感測計算分別計算第一電容感應區域1051與第二電容感應區域1052的電容值變化，然而，在其他實施例中，距離偵測電路1102也可以透過使用一互容式感測計算來計算投射電容式面板105之第二電容感應區域1052的電容值變化，換言之，在其他實施例中，觸控偵測電路1101與距離偵測電路1102可以使用不同的互容式感測計算分別計算第一電容感應區域1051與第二電容感應區域1052的電容值變化，或者是觸控偵測電路1101與距離偵測電路1102可以分別使用自容式感測計算與互容式感測計算分別計算第一電容感應區域1051與第二電容感應區域1052的電容值變化；上述的設計變型均屬於本發明的範疇。

因此，通過使用第二電容感應區域1052進行距離偵測操作，觸控裝置100不需要使用另外的距離偵測器來執行距離偵測，例如，觸控裝置100不需要使用一個紅外線距離偵測器，換言之，第二電容感應區域1052與控制器110內所包含的距離偵測電路1102，可以取代傳統的紅外線距離偵測器來執行近距感測或距離偵測，因此，如果觸控裝置100係為講究輕便短小攜帶方便的可攜式電子裝置，則取代紅外線距離偵測器來執行近距感測或距離偵測的優點在於可以減小可攜式電子裝置的整體面積，此外，因為不需要驅動發光二極體來發射紅外線，所以相對來說也比較省電，此外，就外觀來說，觸控裝置100不需要紅外線距離偵測器所使用到的紅外線發射孔洞，因此，相較來說，觸控裝置100較為美觀。

再者，實作上，雖然第1圖所示的第二電容感應區域1052在投射電容式面板105中的位置係被設置於第一電容感應區域1051的左上方，也就是說，以第1圖所示的實施例來看，第二電容感應區域1052係設置在投射電容式面板105的左上角，然而，這僅是本發明的其中一實施例而已，在其他的實施例中，第二電容感應區域1052可以設置在投射電容式面板105中的任何位置，舉例來說，請參照第3A圖與第3B圖，如第3A圖所示，第二電容感應區域1052可以被設置在第一電容感應區域1051的右上方，也就是說，第二電容感應區域1052係被設置在投射電容式面板105的右上角，或是如第3B圖所示，第二電容感應區域1052可以被設置在第一電容感應區域1051的正上方；此外，在其他實施例中，第二電容感應區域1052也可以被設置在第一電容感應區域1051的右下方、左下方或是正下方等等，該些設計變型均符合本發明的精神。

再者，在本發明的較佳實施例中，觸控裝置100係為可攜式的電子觸控裝置，例如是智慧型手機，然而，觸控裝置100並不限於是可攜式的裝置，上述的投射電容式面板105與控制器110的架構亦適用於其他的電子裝置。此外，上述的第二電容感應區域1052可以通過一透明導電膜(ITO)、一軟性電路板(FPC)或者是一印刷電路板(PCB)來實現之，換言之，在製程上，第一電容感應區域1051與第二電容感應區域1052可以均通過鍍上透明導電膜來實現，如果是均用透明導電膜來實現，則製程上是將整個透明導電膜的其中至少一個區塊(Cell)切割出來作為第二電容感應區域1052，其他區塊則作為第一電容感應區域1051，另外，第一電容感應區域1051可以通過鍍上透明導電膜來實現，而第二電容感應區域1052則因為可以設置在面板的不透明區域，所以可以改成設置在印刷電路板上或是軟性電路板上來實現，因此，第二電容感應區域1052具備有多種彈性設計方式，而該些設計變型亦均屬於本發明的範疇。

100‧‧‧觸控裝置

105‧‧‧電容式面板

110‧‧‧控制器

1051‧‧‧第一電容感應區域

1052‧‧‧第二電容感應區域

1053‧‧‧相機孔洞

1101‧‧‧觸控偵測電路

1102‧‧‧距離偵測電路

Claims (11)

1. 一種觸控裝置，包含有：一電容式面板，包含有：一第一電容感應區域，該第一電容感應區域內整合包含有一第二電容感應區域，該第二電容感應區域與一外部電容搭配使用以進行一距離偵測而不用來進行該觸控偵測，該第一電容感應區域的其他區域用於進行一觸控偵測；以及一控制器，耦接至該電容式面板，用以分別控制該第一電容感應區域進行該觸控偵測、以及控制該第二電容感應區域進行該距離偵測；其中當該觸控裝置之一系統執行一特定功能或操作時該控制器才啟動或開啟該第二電容感應區域進行該距離偵測。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，該觸控裝置係一可攜式觸控裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該控制器係使用一自容式感測計算來計算該電容式面板的電容值變化。
4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該控制器係使用一互容式感測計算來計算該電容式面板的電容值變化。
5. 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其中該第二電容感應區域係通過一透明導電膜(ITO)、一軟性電路板(FPC)或一印刷電路板(PCB)來實現之。
6. 一種使用在一觸控裝置中的一控制器，該觸控裝置包含有一電容式面板，該電容式面板包含一第一電容感應區域，該第一電容感應區域內整合包含有一第二電容感應區域，該第二電容感應區域與一外部電容搭配使用以進行一 距離偵測而不用來進行該觸控偵測，該第一電容感應區域的其他區域用於進行一觸控偵測，以及該控制器包含有：一觸控偵測電路，用以控制該第一電容感應區域進行該觸控偵測；以及一距離偵測電路，耦接至該觸控偵測電路，用以控制該第二電容感應區域進行該距離偵測；其中當該觸控裝置之一系統執行一特定功能或操作時，該距離偵測電路才啟動或開啟該第二電容感應區域進行該距離偵測。
7. 如申請專利範圍第6項所述的控制器，其中該觸控偵測電路係使用一自容式感測計算來計算該電容式面板之該第一電容感應區域的電容值變化，以及該距離偵測電路係使用另一自容式感測計算來計算該電容式面板之該第二電容感應區域的電容值變化。
8. 如申請專利範圍第6項所述的控制器，其中該觸控偵測電路係使用一互容式感測計算來計算該電容式面板之該第一電容感應區域的電容值變化，以及該距離偵測電路係使用一自容式感測計算來計算該電容式面板之該第二電容感應區域的電容值變化。
9. 一種使用在一觸控裝置中的一控制方法，該觸控裝置包含有一電容式面板，該電容式面板包含一第一電容感應區域，該第一電容感應區域內整合包含有一第二電容感應區域，該第二電容感應區域與一外部電容搭配使用以進行一距離偵測而不用來進行該觸控偵測，該第一電容感應區域的其他區域用於進行一觸控偵測，以及該控制方法包含有：執行一觸控偵測操作，以控制該第一電容感應區域進行該觸控偵測；以及當該觸控裝置之一系統執行一特定功能或操作時，才啟動或執行一距離 偵測操作，以控制該第二電容感應區域進行該距離偵測。
10. 如申請專利範圍第9項所述的控制方法，其中執行該觸控偵測操作包含有：使用一自容式感測計算來計算該電容式面板之該第一電容感應區域的電容值變化；以及執行該距離偵測操作包含有：使用另一自容式感測計算來計算該電容式面板之該第二電容感應區域的電容值變化。
11. 如申請專利範圍第9項所述的控制方法，其中執行該觸控偵測操作包含有：使用一互容式感測計算來計算該電容式面板之該第一電容感應區域的電容值變化；以及執行該距離偵測操作包含有：使用一自容式感測計算來計算該電容式面板之該第二電容感應區域的電容值變化。