TWI509476B - 觸控面板之控制電路、控制方法及使用其之觸控面板輸入裝置、電子機器 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種電阻膜式觸控面板,尤其是關於檢測同時接觸複數個點(多點觸控)之技術。
近年之電腦或行動電話終端、PDA(Personal Digital Assistant,個人數位助理)等電子機器中,具有用以藉由手指接觸而操作電子機器之輸入裝置之產品成為主流。作為該種輸入裝置,已知有電阻膜式之觸控面板(觸控感測器)等(專利文獻1)。
[專利文獻1] 日本專利特開2009-48233號公報
近年來,期望有應對多點觸控之觸控面板,但當前多點觸控面板僅是以靜電感測器式觸控面板來實現,尚未以電阻膜式觸控面板來實現。其原因在於,於電阻膜式觸控面板中,當根據自面板輸出之電壓來決定用戶所觸控之位置(座標)時,無法區分觸控2點之情形時(多點觸控)之面板之輸出電壓,與觸控1點之情形時(單點觸控)之面板之輸出電壓。
專利文獻1中雖揭示有一種可檢測多點觸控之觸控面板輸入裝置,但其係將多點觸控作為誤輸入來處理,並未積極地將多點觸控作為有效輸入來處理,因此未揭示有指定伴隨多點觸控之複數個點之座標之技術。
本發明係鑒於所述問題而完成者,其一態樣中例示之目的之一在於提供一種可應對多點觸控之觸控面板的控制技術。
1. 本發明之一態樣係關於一種觸控面板之控制方法。控制對象之觸控面板包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於第1端子,且與該邊對向之邊連接於第2端子;及第2電阻膜,其係與第1電阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於第3端子。該控制方法包含如下步驟:對第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓;檢測於第3端子中生成之面板電壓;檢測流過一包含第1端子、第1電阻膜及第2端子之路徑之面板電流;及根據面板電壓及面板電流判定用戶所接觸之點之座標。
當用戶觸控於觸控面板之複數個點時,自第1端子至第2端子之路徑之合成電阻值減少,與此對應之面板電流發生變化。根據該態樣,可藉由監測面板電流而較佳地檢測多點觸控,進而可決定複數個點之座標。
當面板電流之值大於特定值時,可判定為用戶接觸複數個點。
當用戶接觸2點時,可根據面板電流之值來決定2點之座標間隔。面板電流越大,亦可判定為2點之座標間隔越大。
當用戶接觸2點時,該2點之間因並聯連接有第1電阻膜與第2電阻膜,因此自第1端子至第2端子之路徑之合成電阻降低,因而面板電流增大。2點之距離越大則第1電阻膜與第2電阻膜並聯連接之距離變得越長,因此合成電阻亦越小,從而面板電流越大。故可根據面板電流來決定2點之座標間隔。
亦可根據用戶未接觸於面板時所測定之面板電流與接觸時所測定之面板電流之差分來決定2點之座標間隔。
判定步驟可包含如下步驟:根據面板電壓來決定2點之中心座標;及將中心座標加上與2點之座標間隔對應之值,藉此決定2點中之一方的座標,並自中心座標減去與2點之座標間隔對應之值,藉此決定2點中之另一方的座標。
本發明之另一態樣係控制電路。該控制電路包含:電壓生成部,其對觸控面板之第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓;電壓檢測部,其檢測於第3端子中生成之面板電壓;電流檢測部,其檢測流過一包含第1端子、第1電阻膜、及第2端子之路徑之面板電流;及座標判定部,其根據面板電壓及面板電流之值判定用戶所接觸之點之座標。
座標判定部亦可於面板電流之值大於特定值時,判定為用戶接觸複數個點。
當用戶接觸2點時,亦可根據面板電流之值來決定2點之座標間隔。
亦可根據用戶未接觸於面板時所測定之面板電流與接觸時所測定之面板電流之差分來決定2點之座標間隔。
座標判定部亦可根據面板電壓決定2點之中心座標,並將該中心座標加上與2點之座標間隔對應之值,藉此決定2點中之一方之座標,且自中心座標減去與2點之座標間隔對應之值,藉此決定2點中之另一方之座標。
電流檢測部亦可包含:檢測電阻,其設置於一包含第1端子、第1電阻膜及第2端子之路徑之延長線上;及旁路開關,其係與檢測電阻並聯地設置著。亦可為如下:於藉由電壓檢測部而檢測面板電壓時接通旁路開關,於藉由電流檢測部而檢測面板電流時斷開旁路開關,並將與檢測電阻之電壓降對應之值作為表示面板電流之值加以輸出。
根據該態樣,可測定面板電流,並且可消除檢測電阻對面板電壓之影響。
本發明之又一態樣係關於觸控面板輸入裝置。該觸控面板輸入裝置包含:觸控面板;及上述任一態樣之控制電路,其控制觸控面板;且該觸控面板包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於第1端子,且與該邊對向之邊連接於第2端子;及第2電阻膜,其與第1電阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於第3端子。
本發明之又一態樣係電子機器。該電子機器包含上述觸控面板輸入裝置。
2. 本發明之一態樣係關於觸控面板之控制電路。觸控面板包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於第1端子,且與該邊對向之邊連接於第2端子;及第2電阻膜,其與第1電阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於第3端子。控制電路包含:電壓生成部,其對觸控面板之第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓;電壓檢測部,其檢測於第3端子中生成之面板電壓;電流檢測部,其檢測流過一包含第1端子、第1電阻膜及第2端子之路徑之面板電流;及座標判定部,其根據面板電壓及面板電流之值判定用戶所接觸之座標。電壓生成部包含:輸出電晶體,其設置於一包含第1端子、第1電阻膜及第2端子之路徑之第1端子側的延長線上;及調節器,其對第1端子施加第1偏壓電壓。電流檢測部包含:檢測電晶體,其以電流鏡形式與輸出電晶體連接;及檢測電阻,其設置於該檢測電晶體之路徑上;且將與檢測電阻之電壓降對應之值作為表示面板電流之值加以輸出。
當用戶觸控於觸控面板之複數個點時,自第1端子至第2端子之路徑之合成電阻減少,從而與此對應之面板電流發生變化。根據該態樣,可藉由監測面板電流而較佳地檢測多點觸控,進而可決定複數個點之座標。又,由於用以檢測面板電流之檢測電阻未設置於一包含第1端子、第1電阻膜及第2端子之路徑,而設置於與其不同之另一路徑上,故可於不影響面板電壓之情況下檢測面板電流。
本發明之另一態樣亦係關於觸控面板之控制電路。觸控面板包含:第1、第2、第3、第4端子;第1電阻膜,其一邊連接於第1端子,與該邊對向之邊連接於第2端子;及第2電阻膜,其係與第1電阻膜隔開間隙而配置,一邊連接於第3端子,且與該邊對向之邊連接於第4端子。控制電路包含:電壓生成部,其於第1狀態下對第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓,並使第3、第4端子為高阻抗狀態,於第2狀態下對第3、第4端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓,並使第1、第2端子為高阻抗狀態;電壓檢測部,其於第1狀態下檢測於第3、第4端子之一方中生成之面板電壓,於第2狀態下檢測於第1、第2端子之一方中生成之面板電壓;電流檢測部,其於第1狀態下檢測流過一包含第1端子、第1電阻膜及第2端子之路徑之面板電流,於第2狀態下檢測流過一包含第3端子、第2電阻膜及第4端子之路徑之面板電流;及座標判定部,其根據面板電壓及面板電流之值判定用戶所接觸之座標。電壓生成部包含:調節器,其具有輸出電晶體且生成第1偏壓電壓;及選擇器,其於輸入端子接收第1偏壓電壓,於第1輸出端子連接有第1端子,於第2輸出端子連接有第3端子,且於第1狀態下接通第1輸出端子側,於第2狀態下接通第2輸出端子側。電流檢測部包含:檢測電晶體,其以電流鏡形式連接於輸出電晶體;及檢測電阻,其設置於該檢測電晶體之路徑上;且將與檢測電阻之電壓降對應之值作為表示面板電流之值加以輸出。
根據該態樣,可於X方向及Y方向之雙方決定多點觸控及複數個點之座標。又,由於用以檢測面板電流之檢測電阻未直接連接於觸控面板,故可於不影響面板電壓之情況下檢測面板電流。
本發明之又一態樣亦係關於控制電路。於該態樣中,電壓檢測部於第1狀態下個別地檢測分別在第3、第4端子中生成之面板電壓,而於第2狀態下個別地檢測分別在第1、第2端子中生成之面板電壓。
電流檢測部構成為可於第1狀態與第2狀態下切換輸出電晶體與檢測電晶體之鏡比。
又,電流檢測部亦可構成為可於第1狀態與第2狀態下切換檢測電阻之電阻值。
於觸控面板之縱向長度與橫向長度(即縱橫比)差別較大之情形時,設定縱向之合成電阻與橫向之合成電阻不同,且X方向與Y方向之面板電流之範圍不同之情形。該情形時,藉由切換鏡比或檢測電阻之值,可使檢測電阻之電壓降之範圍一致。
座標判定部亦可於面板電流之值大於特定值時,判定為用戶接觸複數個點。
當用戶接觸於2點時,亦可根據面板電流之值來決定2點之座標間隔。面板電流越大,亦可判定為2點之座標間隔越大。
當用戶接觸於2點時,該2點之間由於並聯連接有第1電阻膜及第2電阻膜,因此自第1端子至第2端子之路徑之合成電阻減少,由此面板電流增大。2點之距離越大,則第1電阻膜與第2電阻膜並聯連接之距離變得越長,因此合成電阻亦越小,從而面板電流越大。故可根據面板電流決定2點之座標間隔。
亦可根據用戶未接觸於面板時所測定之面板電流與接觸時所測定之面板電流之差分來決定2點之座標間隔。
座標判定部亦可根據面板電壓來決定2點之中心座標,將該中心座標加上與2點之座標間隔對應之值,藉此決定2點中之一方之座標,並自中心座標減去與2點之座標間隔對應之值,藉此決定2點中之另一方之座標。
本發明之又一態樣係觸控面板輸入裝置。該裝置包含觸控面板及控制觸控面板之上述任一控制電路。
本發明之又一態樣係電子機器。該電子機器包含上述觸控面板輸入裝置。
再者,於方法、裝置等之間變換以上構成要素之任意組合、本發明之表述而得者作為本發明之態樣亦有效。
根據本發明之一態樣,可檢測多點觸控輸入。
以下,基於較佳之實施形態並參照圖式來對本發明進行說明。對各圖式所示之同一或同等之構成要素、構件、處理附以同一符號,並適當地省略重複之說明。又,實施形態僅為例示而非限定本發明者,實施形態中所記述之全部特徵或其組合未必係本發明之本質性部分。
本說明書中,「構件A與構件B連接之狀態」,除包含構件A與構件B於實體上直接地連接之情形以外,亦包含構件A與構件B經由不會影響電性連接狀態之其它構件而間接地連接之情形。
同樣地,「構件C設置於構件A與構件B之間之狀態」,除包含構件A與構件C、或者構件B與構件C直接地連接之情形以外,亦包含經由不會影響電性連接狀態之其它構件而間接地連接之情形。
圖1係表示包含第1實施形態之觸控面板輸入裝置(簡稱為輸入裝置)2之電子機器1之構成的方塊圖。輸入裝置2配置於例如LCD(Liquid Crystal Display,液晶顯示器)8之表層,其作為觸控面板發揮作用。輸入裝置2判定用戶以手指或觸控筆等(以下簡稱為手指6)觸控之點(point)之X座標及Y座標。
輸入裝置2包含觸控面板4及控制電路100。觸控面板4係4線式(4端子)之電阻膜式觸控面板。因觸控面板4之構成為常見之構成,故於此僅簡單說明。
觸控面板4包含第1端子P1x~第4端子P2y、第1電阻膜RF1、及第2電阻膜RF2。
第1電阻膜RF1及第2電阻膜RF2係在與X軸及Y軸垂直之Z軸方向隔開間隔而重疊配置。第1電阻膜RF1之與X軸垂直之一邊E1連接於第1端子P1x。與邊E1對向之邊E2連接於第2端子P2x。第3端子P1y連接於第2電阻膜RF2之與X軸平行之一邊E3,第4端子P2y連接於第2電阻膜RF2之與邊E3對向之一邊E4。
以上為觸控面板4之構成。
控制電路100一面分時切換檢測X方向之座標之第1狀態Φx、與檢測Y方向之座標之第2狀態Φy,一面判定用戶所接觸之點之位置。
控制電路100包含第1端子Pc1x~第4端子Pc2y、電壓生成部10、電壓檢測部20、電流檢測部30、及運算部40。
第1端子Pc1x~第4端子Pc2y分別連接於觸控面板4側之對應之第1端子P1x~第4端子P2y。
首先,對用以檢測X方向之座標(X座標)之構成進行說明。
電壓生成部10於第1狀態Φx下,對第1端子P1x、第2端子P2x分別施加特定之第1偏壓電壓Vb1、第2偏壓電壓Vb2。於此使Vb1>Vb2。第2偏壓電壓Vb2較佳為接地電壓(0 V)。且於第1狀態下,電壓生成部10使第3端子P1y、第4端子P2y為高阻抗狀態。
電壓檢測部20於第1狀態Φ
x下檢測在第3端子P1y中生成之面板電壓VPx。電壓檢測部20包含A/D轉換器24,將所檢測出之面板電壓VPx轉換為信號VPx'。
電流檢測部30於第1狀態Φx檢測流過一包含第1端子P1x、第1電阻膜RF1及第2端子P2x之路徑之面板電流IPx。電流檢測部30包含將面板電流IPx轉換為電壓信號之I/V(current/voltage,電流/電壓)轉換部32、及將該電壓信號轉換為數位信號VPx'之A/D(analog/digital,類比/數位)轉換器34。
運算部(座標判定部)40係根據面板電壓VPx'及面板電流IPx'之值判定用戶所接觸之點PU之X座標。
繼而,對用以檢測Y方向之座標(Y座標)之構成進行說明。
電壓生成部10於第2狀態Φy下,對第3端子P1y、第4端子P2y分別施加特定之第1偏壓電壓Vb1、第2偏壓電壓Vb2。又於第2狀態下,電壓生成部10使第1端子P1x、第2端子P2x為高阻抗狀態。第1狀態及第2狀態之各狀態下之第1偏壓電壓Vb1既可為相同值,亦可為不同值。以下,對第1偏壓電壓Vb1為相同值之情形進行說明。至於第2偏壓電壓Vb2亦相同。
電壓檢測部20於第2狀態Φ
y中檢測在第1端子P1x中生成之面板電壓VPy。A/D轉換器24將檢測出之面板電壓VPy轉換為數位信號VPy'。電壓檢測部20中設置有2輸入端之選擇器22,且第1輸入端(0)連接於第3端子P1y,第2輸入端(1)連接於第1端子P1x。選擇器22於第1狀態Φx下接通第1輸入端(0)側,於第2狀態Φ
x下接通第2輸入端(1)側。
再者,電壓檢測部20於第1狀態Φx下,亦可代替測定於第3端子P1y中生成之電壓,或者除測定於第3端子P1y中生成之電壓以外還測定於第4端子P2y中生成之電壓來作為面板電壓VPx。同樣地,電壓檢測部20於第2狀態Φy下,亦可代替測定於第1端子P1x中生成之電壓,或者除測定於第1端子P1x中生成之電壓以外還測定於第2端子P2x中生成之電壓來作為面板電壓VPy。
電流檢測部30檢測於第2狀態Φy下流過一包含第3端子P1y、第2電阻膜RF2及第4端子P2y之路徑之面板電流IPy。I/V轉換部32將面板電流IPy轉換為電壓信號,A/D轉換器34將面板電流IPy轉換為數位值IPy'。
運算部(座標判定部)40根據面板電壓VPy'及面板電流IPy'之值判定用戶所接觸之點PU之Y座標。
即,第3端子P1y係作為如下端子發揮作用:於第1狀態Φx下,用以檢測面板電壓VPx;於第2狀態Φy下,用以對第2電阻膜RF2施加偏壓電壓Vb2。同樣地,第1端子P1x係作為如下端子發揮作用:於第2狀態Φy下,用以檢測面板電壓VPy;於第1狀態Φx下,用以對第1電阻膜RF1施加偏壓電壓Vb1。再者,亦可使第4端子P2y代替第3端子P1y作為用以檢測面板電壓VPx之端子,且亦可使第2端子P1y代替第1端子P1x作為檢測面板電壓VPy之端子。
以上為控制電路100之整體構成。繼而,對利用控制電路100檢測座標之原理進行說明。於此,對在第1狀態Φx下檢測X座標時之原理進行說明,但至於Y座標亦相同。
圖2(a)、(b)分別係表示單點觸控狀態及多點觸控狀態下之等效電路圖。再者,等效電路中所表示之各電阻,實際上係作為分佈常數而生成者,於此為使說明簡潔而示為個別之電阻元件。
參照圖2(a)。當用戶以1點PU接觸時,第1電阻膜RF1被分割為第1端子P1x與點PU之間之電阻R11,及點PU與第2端子P2x之間之電阻R12。接觸於點PU時,第1電阻膜RF1與第2電阻膜RF2之接觸電阻為Rc。自第2電阻膜RF2之點PU至第3端子P1y之路徑之電阻為R2。
點PU之電位係由電阻R11、R12對偏壓電壓Vb1與Vb2進行分壓而得者,故表示點PU之X座標。PU之電位約等於第3端子P1y之電壓。即,於第3端子P1y中生成之面板電壓VPx表示點PU之X座標。
自面板電壓VPx導出X座標之運算法可採用周知之技術,於本發明中無特別限定。
自第3端子P1y觀察控制電路100側之阻抗十分高,
故面板電流IPx流過第1端子P1x、電阻R11、R12、及第2端子P2x之路徑。即,第1端子P1x與第2端子P2x之間之阻抗Zs可由下式給出:
Zs=R11+R12;
可認為Zs與接觸點PU之位置無關而為定值,此外成為亦與用戶未接觸時之阻抗Zo大致相同之值:
Zs≒Zo。
以下,非接觸狀態與單點觸控狀態之阻抗不作特別區分而稱為基準阻抗Zo。
於單點觸控狀態或非接觸狀態下,自第1端子P1x流向第2端子P2x之面板電流IPx可由下式給出:
IPxo=(Vb1-Vb2)/Zo。
將該面板電流IPxo稱為基準面板電流。
參照圖2(b)。當用戶以2點PU1、PU2接觸時,第1電阻膜RF1被分割為第1端子P1x與點PU1之間之電阻R11,點PU1與點PU2之間之電阻R12,及點PU2與第2端子P2x之間之電阻R13。接觸於點PU1、PU2時,第1電阻膜RF1與第2電阻膜RF2之接觸電阻分別為Rc1、Rc2。
於第2電阻膜RF2上,點PU1與PU2之間之電阻為R21,自點PU1至第3端子P1y之路徑之電阻為R22,自點PU2至第3端子P1y之路徑之電阻為R23。
多點觸控狀態下之面板電流IPx取決於第1端子P1x與第2端子P2x之間之合成阻抗Zm。該合成阻抗Zm與非接觸狀態或單點觸控狀態之阻抗Zo存在如下關係:
Zm<Zo。
因此多點觸控狀態下之面板電流IPxm與基準面板電流IPxo之間存在如下關係:
IPxm>IPxo。
即,藉由監測面板電流IPx,並與基準面板電流IPxo進行比較,可區分多點觸控狀態與單點觸控狀態(非接觸狀態)。
點PU1、2之電位係由電阻R11、R12、R13及其它電阻成分對偏壓電壓Vb1與Vb2進行分壓而得者,故與點PU1、PU2之各自之X座標相關聯。而且,於第3端子P1y中生成之面板電壓VPx3亦與2點PU1、PU2相關聯,故若已知為多點觸控狀態,則可根據面板電壓VPx推斷點PU1、PU2之座標。
進一步而言,根據面板電壓VPx3,以與單點觸控狀態相同之運算法決定之一個X座標X3,表示用戶所接觸之點PU1、PU2之間之任一點之座標。即,寫出點PU1、PU2之真正之X座標X1、X2時,存在如下關係:
X1<X3<X2。
即,若利用根據面板電壓VPx3所導出之座標X3,則可推斷點PU1、PU2之座標。至於推斷運算法將於下文說明。
如此,根據第1實施形態之控制電路100,藉由除監測面板電壓VPx以外還監測面板電流IPx,並對該等進行組合來處理,不僅可決定單點觸控狀態下亦可決定多點觸控狀態下之用戶接觸點之座標。
繼而,對運算部40之具體構成例及處理進行說明。
運算部40包含多點觸控判定部42、距離運算部44、表格46、及座標生成部48。
圖3係圖1之控制電路100中之處理之流程圖。圖3之流程係表示判定X座標之第1狀態Φx。再者,於不影響處理之範圍內可調換各步驟,或者亦可同時並行處理幾個步驟。
首先,藉由電壓生成部10對第1端子P1x、第2端子P2x施加偏壓電壓Vb1、Vb2(S100)。於該狀態下,電壓檢測部20測定面板電壓VPx(S102),電流檢測部30測定面板電流IPx(S104)。
運算部40接收與以此方式獲得之面板電壓VPx、面板電流IPx對應之數位值VPx'、IPx'。
繼而,判定用戶有無觸控(S106)。當用戶接觸於X座標較小之點(邊E1附近)時,面板電壓VPx升高;而接觸於X座標較大之點(邊E2附近)時,面板電壓VPx降低。於非接觸狀態下未對第3端子P1y施加有電壓,故面板電壓VPx接近0 V。
由此,座標生成部48藉由將面板電壓VPx與特定閾值電壓Vth進行比較而判定有無觸控。閾值電壓Vth設定為接近0 V之值。
當VPx>Vth時(S106之Y),判定為接觸狀態。繼而藉由多點觸控判定部42而判定有無多點觸控(S110)。藉由如上述般將面板電流IPx與特定基準電流IPxo進行比較而判定有無多點觸控。
多點觸控判定部42於IPx<IPxo時(S110之N)判定為單點觸控,並將該判定結果通知給座標生成部48。座標生成部48根據面板電壓VPx決定X座標(S118)。
多點觸控判定部42於IPx>IPxo時(S110之Y)判定為多點觸控,並將該判定結果通知給距離運算部44及座標生成部48。
當判定為多點觸控時,距離運算部44決定2點PU1、PU2之距離ΔX(S112)。
本發明者認識到2點PU1與PU2之距離ΔX與面板電流IPx存在相關關係。即,於2點間之距離ΔX為0時與單點觸控相同,因此面板電流IPx與基準電流IPxo大致相等。
圖4(a)、(b)係表示多點觸控狀態下之面板電流與點之關係之圖。
隨著2點間之距離ΔX增大,並聯連接有電阻R12與R21之距離變長,因此第1端子P1x與第2端子P2x之間之合成阻抗Zm降低,面板電流IPx亦隨之增大。當2點間之距離ΔX達到面板之X軸方向之長度Lx時,面板電流IPx成為最小值IPxmin。
即,面板電流IPx與2點之距離ΔX為一一對應。換言之,面板電流IPx與基準電流IPxo之差分(IPx-IPxo)與距離ΔX為一一對應。圖4(a)係表示差分電流(IPx-IPxo)與距離ΔX之關係之圖。
圖4(a)所示之特性可預先針對各觸控面板4進行測定而得,或者亦可藉由模擬導出。表格46儲存差分電流(IPx-IPxo)與距離ΔX之關係。
距離運算部44根據面板電流IPx且參照表格46,決定對應之距離ΔX並輸出至座標生成部48。再者,亦可預先儲存圖4(a)之特性之近似式而代替表格46,並藉由運算而計算出距離ΔX。
座標生成部48接收表示距離ΔX之資料、及面板電壓VPx3。座標生成部48以與單點觸控相同或者不同之運算法計算出與面板電壓VPx3對應之X座標X3。然後,將該X座標X3作為2點之中心座標(S114)。
座標生成部48藉由將中心座標X3加上與2點之座標間隔ΔX對應之值(於此為一半)ΔX/2,而決定2點中之一方之座標PU2,且藉由自中心座標X3減去與2點之座標間隔ΔX對應之值ΔX/2,而決定2點中之另一方之座標PU1(S116)。圖4(b)表示該處理。其後返回至步驟S100。
再次參照步驟S106,於VPx<Vth時(S106之N),座標生成部48判定為非接觸狀態。繼而於步驟S104中,多點觸控判定部42使用所測定出之面板電流IPx對基準面板電流IPxo進行更新(S108)。其後,返回至步驟S100。
以上為利用控制電路100所進行之具體處理之流程。
根據輸入裝置2,可較佳地判別單點觸控與多點觸控,且可生成各個狀態下之點之座標。此外第1實施形態之輸入裝置2具有以下優點。
步驟S108中,藉由更新基準面板電流IPxo,可減輕觸控面板4之經年劣化或溫度變動等之影響。即,當第1電阻膜RF1、第2電阻膜RF2及該等之接觸電阻之值相應於劣化或溫度變動等而發生變化,相應於此,基準電流IPxo亦會發生變化。因此若基準電流IPxo採用固定值,則會導致多點觸控之誤檢測,或者於2點間之距離ΔX產生誤差。針對此,可於處理之途中藉由更新基準電流IPxo而較佳地解決該問題。
又,多點觸控狀態下,在決定2點間之距離ΔX時採用差分電流(IPx-IPxo)會有以下優點。如上所述面板之阻抗會隨時間或溫度變動而發生變化,故觸控於同一座標時之面板電流IPx之值亦發生變化。由此,若計算出差分電流,則可減輕經年劣化或溫度變動等之影響,從而可正確地檢測座標。
圖5係表示圖1之電流檢測部30之構成例之電路圖。電流檢測部30包含檢測電阻Rsx、Rsy、旁路開關SW1x、SW1y及選擇器36、A/D轉換器34。檢測電阻Rsx、Rsy對應於圖1之I/V轉換部32。
檢測電阻Rsx、旁路開關SW1x用於檢測X軸方向之座標,檢測電阻Rsy、旁路開關SW1y用於檢測Y軸方向之座標。至於X軸與Y軸係以相同方式構成,故於此就X軸方向進行說明。
檢測電阻Rsx設置於一包含第1端子P1x、第1電阻膜RF1、及第2端子P2x之路徑之延長線上。具體而言,檢測電阻Rsx之一端接地而電位固定,另一端連接於第2端子Pc2x。
旁路開關SW1x係與對應之檢測電阻Rsx並聯地設置著。具體而言,旁路開關SW1x之一端接地,另一端連接於第2端子Pc2x。
當藉由電壓檢測部20而檢測面板電壓VPx時,接通旁路開關SWx。此時,檢測電阻Rs對觸控面板4之合成阻抗無影響,故可正確地測定面板電壓VPx。
當藉由電流檢測部30而檢測面板電流IPx時,斷開旁路開關SWx。如此一來,於檢測電阻Rsx產生與面板電流IPx成比例之電壓降(Rsx×IPx)。選擇器36於檢測X軸方向之座標時,接通端子(0)側,而於檢測Y軸方向之座標時接通端子(1)側。藉由A/D轉換器34而將檢測電阻Rsx之電壓降轉換為數位值。該數位值係取與面板電流IPx對應之值。
再者,當第2偏壓電壓Vb2為接地電壓時,可使旁路開關SW1x作為電壓生成部10發揮作用。即,於對第2端子P2x施加第2偏壓電壓Vb2時,接通旁路開關SW1x即可。旁路開關SW1y亦相同。
圖6係表示具有第2實施形態之觸控面板輸入裝置(簡稱為輸入裝置)2之電子機器1之構成的方塊圖。輸入裝置2係配置於例如LCD(Liquid Crystal Display,液晶顯示器)8之表層,作為觸控面板發揮作用。輸入裝置2係判定用戶以手指或觸控筆等(以下簡稱為手指6)觸控之點(point)之X座標及Y座標。
輸入裝置2包含觸控面板4及控制電路100。觸控面板4係4線式(4端子)之電阻膜式觸控面板。因觸控面板4之構成為常見之構成,故於此僅簡單說明。
觸控面板4包含第1端子P1x~第4端子P2y、第1電阻膜RF1、及第2電阻膜RF2。
第1電阻膜RF1及第2電阻膜RF2係在與X軸及Y軸垂直之Z軸方向隔開間隔而重疊配置。第1電阻膜RF1之與X軸垂直之一邊E1連接於第1端子P1x。與邊E1對向之邊E2連接於第2端子P2x。第3端子P1y連接於第2電阻膜RF2之與X軸平行之一邊E3,第4端子P2y連接於第2電阻膜RF2之與邊E3對向之一邊E4。
以上為觸控面板4之構成。
控制電路100一面分時切換檢測X方向之座標之第1狀態Φx、及檢測Y方向之座標之第2狀態Φy,一面判定用戶所接觸之點之位置。
控制電路100包含第1端子Pc1x~第4端子Pc2y、電壓生成部10、電壓檢測部20、電流檢測部30、及運算部40。
第1端子Pc1x~第4端子Pc2y分別連接於觸控面板4側之對應之第1端子P1x~第4端子P2y。
首先,對用以檢測X方向之座標(X座標)之構成進行說明。
電壓生成部10於第1狀態Φx下,對第1端子P1x、第2端子P2x分別施加特定之第1偏壓電壓Vb1、第2偏壓電壓Vb2。於此使Vb1>Vb2。第2偏壓電壓Vb2較佳為接地電壓(0 V)。又,於第1狀態下,電壓生成部10使第3端子P1y、第4端子P2y為高阻抗狀態。
電壓檢測部20於第1狀態Φx下檢測在第3端子P1y中生成之面板電壓VPx。電壓檢測部20包含A/D轉換器24,將所檢測出之面板電壓VPx轉換為數位信號VPx'。
電流檢測部30於第1狀態Φx下檢測流過一包含第1端子P1x、第1電阻膜RF1及第2端子P2x之路徑之面板電流IPx。電流檢測部30包含將面板電流IPx轉換為電壓信號之I/V轉換部32,及將該電壓信號轉換為數位信號VPx'之A/D轉換器34。
運算部(座標判定部)40根據面板電壓VPx'及面板電流IPx'之值判定用戶所接觸之點PU之X座標。
繼而,對用以檢測Y方向之座標(Y座標)之構成進行說明。
電壓生成部10於第2狀態Φy下,對第3端子P1y、第4端子P2y分別施加特定之第1偏壓電壓Vb1、第2偏壓電壓Vb2。又,於第2狀態下,電壓生成部10使第1端子P1x、第2端子P2x為高阻抗狀態。第1狀態及第2狀態之各狀態下之第1偏壓電壓Vb1既可為相同值,亦可為不同值。以下,對該第1偏壓電壓Vb1為相同值之情形進行說明。第2偏壓電壓Vb2亦為同樣之情形。
電壓檢測部20檢測於第2狀態Φy中在第1端子P1x中生成之面板電壓VPy。A/D轉換器24將所檢測出之面板電壓VPy轉換為數位信號VPy'。電壓檢測部20中設置有2輸入端之選擇器22,且第1輸入端(0)連接於第3端子P1y,第2輸入端(1)連接於第1端子P1x。選擇器22於第1狀態Φx下接通第1輸入端(0)側,於第2狀態Φx下接通第2輸入端(1)側。
再者,電壓檢測部20於第1狀態Φx下,亦可代替檢測於第3端子P1y中生成之電壓,或者除檢測於第3端子P1y中生成之電壓以外還檢測於第4端子P2y中生成之電壓來作為面板電壓VPx。同樣地,電壓檢測部20於第2狀態Φy下,亦可代替檢測於第1端子P1x中生成之電壓,或者除檢測於第1端子P1x中生成之電壓以外還檢測於第2端子P2x中生成之電壓來作為面板電壓VPy。
電流檢測部30檢測於第2狀態Φy下流過一包含第3端子P1y、第2電阻膜RF2及第4端子P2y之路徑之面板電流IPy。I/V轉換部32將面板電流IPy轉換為電壓信號,A/D轉換器34將面板電流IPy轉換為數位值IPy'。
運算部(座標判定部)40根據面板電壓VPy'及面板電流IPy'之值判定用戶所接觸之點PU之Y座標。
即,第3端子P1y作為如下端子發揮作用:於第1狀態Φx下,用以檢測面板電壓VPx;於第2狀態Φy下,用以對第2電阻膜RF2施加偏壓電壓Vb2。同樣地,第1端子P1x作為如下端子發揮作用:於第2狀態Φy下,用以檢測面板電壓VPy;於第1狀態Φx下,用以對第1電阻膜RF1施加偏壓電壓Vb1。再者,第4端子P2y亦可代替第3端子P1y作為檢測面板電壓VPx之端子,且第2端子P1y亦可代替第1端子P1x作為檢測面板電壓VPy之端子。
以上為控制電路100之整體構成。繼而,對利用控制電路100檢測座標之原理進行說明。於此,對在第1狀態Φx下檢測X座標時之原理進行說明,至於檢測Y座標亦相同。
圖7(a)、(b)分別係表示單點觸控狀態及多點觸控狀態下之等效電路圖。再者,等效電路中所示之各電阻,實際上係作為分佈常數而生成者,於此為使說明簡潔而示為個別之電阻元件。
參照圖7(a)。當用戶以1點PU接觸時,第1電阻膜RF1被分割為第1端子P1x與點PU之間之電阻R11,及點PU與第2端子P2x之間之電阻R12。接觸於點PU時,第1電阻膜RF1與第2電阻膜RF2之接觸電阻為Rc。自第2電阻膜RF2之點PU至第3端子P1y之路徑之電阻為R2。
點PU之電位係由電阻R11、R12對偏壓電壓Vb1與Vb2進行分壓而得者,故表示點PU之X座標。PU之電位與第3端子P1y之電壓大致相等。即,於第3端子P1y中生成之面板電壓VPx表示點PU之X座標。
自面板電壓VPx導出X座標之運算法可採用周知之技術,於本發明中無特別限定。
自第3端子P1y觀察控制電路100側之阻抗十分高,故面板電流IPx流過第1端子P1x、電阻R11、R12、及第2端子P2x之路徑。即,第1端子P1x與第2端子P2x之間之阻抗Zs可由下式給出:
Zs=R11+R12;
可認為Zs與接觸點PU之位置無關而為定值,此外成為亦與用戶未接觸時之阻抗Zo之值大致相同之值:
Zs≒Zo。
以下,非接觸狀態與單點觸控狀態之阻抗不加以特別區分而稱為基準阻抗Zo。
於單點觸控狀態或非接觸狀態下,自第1端子P1x流向第2端子P2x之面板電流IPx可由下式給出:
IPxo=(Vb1-Vb2)/Zo。
將該面板電流IPxo稱為基準面板電流。
參照圖7(b)。當用戶以2點PU1、PU2接觸時,第1電阻膜RF1被分割為第1端子P1x與點PU1之間之電阻R11,點PU1與點PU2之間之電阻R12,及點PU2與第2端子P2x之間之電阻R13。接觸於點PU1、PU2時,第1電阻膜RF1與第2電阻膜RF2之接觸電阻分別為Rc1、Rc2。
於第2電阻膜RF2上,點PU1與PU2之間之電阻為R21,自點PU1至第3端子P1y之路徑之電阻為R22,自點PU2至第3端子P1y之路徑之電阻為R23。
多點觸控狀態下之面板電流IPx取決於第1端子P1x與第2端子P2x之間之合成阻抗Zm。該合成阻抗Zm與非接觸狀態或單點觸控狀態之阻抗Zo存在如下關係:
Zm<Zo。
因此,多點觸控狀態下之面板電流IPxm與基準面板電流IPxo之間存在如下關係:
IPxm>IPxo。
即,藉由監測面板電流IPx,並與基準面板電流IPxo進行比較,可區分多點觸控狀態與單點觸控狀態(非接觸狀態)。
點PU1、PU2之電位係由電阻R11、R12、R13及其它電阻成分對偏壓電壓Vb1與Vb2進行分壓而得者,故與點PU1、PU2之各自之X座標相關聯。而且,於第3端子P1y中生成之面板電壓VPx亦與2點PU1、PU2相關聯,故若已知為多點觸控狀態,則可根據面板電壓VPx推斷點PU1、PU2之座標。
進一步而言,根據面板電壓VPx,並藉由與單點觸控狀態相同之運算法而決定之一個X座標X3係表示用戶所接觸之點PU1、PU2之間之任一點之座標。即,寫出點PU1、PU2之真正之X座標X1、X2時,存在如下關係:
X1<X3<X2。
即,若利用根據面板電壓VPx所導出之座標X3,則可推斷點PU1、PU2之座標。至於推斷運算法將於下文進行說明。
如此,根據第2實施形態之控制電路100,藉由除監測面板電壓VPx以外還監測面板電流IPx,並對該等進行組合處理,不僅可決定單點觸控狀態下亦可決定多點觸控狀態下之用戶接觸點之座標。
繼而,對運算部40之具體構成例及處理進行說明。
運算部40包含多點觸控判定部42、距離運算部44、表格46、及座標生成部48。
圖8係圖6之控制電路中之處理之流程圖。圖8之流程係表示判定X座標之第1狀態Φx。再者,於不影響處理之範圍內可調換各步驟,亦可同時並行處理幾個步驟。
首先,藉由電壓生成部10對第1端子P1x、第2端子P2x施加偏壓電壓Vb1、Vb2(S100)。於該狀態下,電壓檢測部20測定面板電壓VPx(S102),電流檢測部30測定面板電流IPx(S104)。
運算部40接收與以如此方式獲得之面板電壓VPx、面板電流IPx對應之數位值VPx'、IPx'。
繼而,判定用戶有無觸控(S106)。當用戶接觸於X座標較小之點(邊E1附近)時面板電壓VPx升高,而當接觸於X座標較大之點(邊E2附近)時面板電壓VPx降低。於非接觸狀態下,未對第3端子P1y施加有電壓,故面板電壓VPx接近0 V。
由此,座標生成部48藉由將面板電壓VPx與特定閾值電壓Vth進行比較而判定有無觸控。閾值電壓Vth設定為接近0 V之值。
於VPx>Vth時(S106之Y),判定為接觸狀態。繼而藉由多點觸控判定部42而判定有無多點觸控(S110)。藉由如上述般將面板電流IPx與特定基準電流IPxo進行比較而判定有無多點觸控。
多點觸控判定部42於IPx<IPxo時(S110之N)判定為單點觸控,並將該判定結果通知給座標生成部48。座標生成部48根據面板電壓VPx決定X座標(S118)。
多點觸控判定部42於IPx>IPxo時(S110之Y)判定為多點觸控,並將該判定結果通知給距離運算部44及座標生成部48。
當判定為多點觸控時,距離運算部44決定2點PU1、PU2之距離ΔX(S112)。
本發明者認識到,2點PU1與PU2之距離ΔX與面板電流IPx存在相關關係。即,2點間之距離ΔX為0時與單點觸控相同,因此面板電流IPx與基準電流IPxo大致相等。
圖9(a)、(b)係表示多點觸控狀態下之面板電流與點之關係之圖。
隨著2點間之距離ΔX增大,並聯連接有電阻R12與R21之距離變長,因此第1端子P1x與第2端子P2x之間之合成阻抗Zm降低,面板電流IPx亦隨之增大。於2點間之距離ΔX達到面板之X軸方向之長度Lx時,面板電流IPx成為最小值IPxmin。
即,面板電流IPx與2點之距離ΔX為一一對應。換言之,面板電流IPx與基準電流IPxo之差分(IPx-IPxo)係與距離ΔX為一一對應。圖9(a)係表示差分電流(IPx-IPxo)與距離ΔX之關係之圖。
圖9(a)所示之特性係可預先針對各觸控面板4進行測定而得,亦可藉由模擬導出。表格46儲存差分電流(IPx-IPxo)與距離ΔX之關係。
距離運算部44根據面板電流IPx且參照表格46,決定對應之距離ΔX並輸出至座標生成部48。再者,可預先儲存圖9(a)之特性之近似式來代替表格46,並藉由運算而計算出距離ΔX。
座標生成部48接收表示距離ΔX之資料、及面板電壓VPx。座標生成部48以與單點觸控相同或不同之運算法計算出與面板電壓VPx對應之X座標X3。然後,將該X座標X3設為2點之中心座標(S114)。
座標生成部48藉由將中心座標X3加上與2點之座標間隔ΔX對應之值(在此為一半)ΔX/2而決定2點中之一方之座標PU2,且藉由自中心座標X3減去與2點之座標間隔ΔX對應之值ΔX/2而決定2點中之另一方之座標PU1(S116)。圖9(b)表示該處理。其後返回至步驟S100。
再次參照步驟S106,於VPx<Vth時(S106之N),座標生成部48判定為非接觸狀態。繼而步驟S104中,多點觸控判定部42使用所測定出之面板電流IPx對基準面板電流IPxo進行更新(S108)。其後,返回至步驟S100。
以上為利用控制電路100所進行之具體處理之流程。
根據輸入裝置2,可較佳地判別單點觸控與多點觸控,且可生成各個狀態下之點之座標。此外第2實施形態之輸入裝置2具有以下優點。
於步驟S108中,藉由更新基準面板電流IPxo而可減輕觸控面板4之經年劣化或溫度變動等之影響。即,當第1電阻膜RF1、第2電阻膜RF2及該等之接觸電阻之值相應於劣化或溫度變動等而發生變化時,相應於此,基準電流IPxo亦發生變化。故若基準電流IPxo採用固定值,將導致多點觸控之誤檢測,或者於2點間之距離ΔX產生誤差。針對此,可於處理之途中藉由更新基準電流IPxo而較佳地解決該問題。
又,於多點觸控狀態下,在決定2點間之距離ΔX時採用差分電流(IPx-IPxo)有以下優點。如上所述,因面板之阻抗隨時間或者溫度變動而變化,故觸控於相同座標時之面板電流IPx之值亦發生變化。由此,若計算出差分電流,則可減輕經年劣化或溫度變動等之影響,從而可正確地檢測座標。
圖10係表示圖6之電流檢測部之構成例之電路圖。電流檢測部30包含檢測電阻Rsx、Rsy、旁路開關SW1x、SW1y及選擇器36、A/D轉換器34。檢測電阻Rsx、Rsy對應於圖6之I/V轉換部32。
檢測電阻Rsx、旁路開關SW1x用於檢測X軸方向之座標,檢測電阻Rsy、旁路開關SW1y用於檢測Y軸方向之座標。至於X軸與Y軸為以相同方式構成,故於此僅對X軸方向進行說明。
檢測電阻Rsx設置於一包含第1端子P1x、第1電阻膜RF1、及第2端子P2x之路徑之延長線上。具體而言,檢測電阻Rsx之一端接地而電位固定,另一端連接於第2端子Pc2x。
旁路開關SW1x係與對應之檢測電阻Rsx並聯地設置著。具體而言,旁路開關SW1x之一端接地,另一端連接於第2端子Pc2x。
於藉由電壓檢測部20檢測面板電壓VPx時,接通旁路開關SWx。此時,檢測電阻Rs對觸控面板4之合成阻抗不會造成影響,故可正確地測定面板電壓VPx。
於藉由電流檢測部30檢測面板電流IPx時,斷開旁路開關SWx。如此一來,於檢測電阻Rsx產生與面板電流IPx成比例之電壓降(Rsx×IPx)。於選擇器36檢測X軸方向之座標時接通端子(0)側,而於檢測Y軸方向之座標時接通端子(1)側。藉由A/D轉換器34將檢測電阻Rsx之電壓降轉換為數位值。該數位值係取與面板電流IPx對應之值。
再者,於第2偏壓電壓Vb2為接地電壓時,可使旁路開關SW1x作為電壓生成部10發揮作用。即,於對第2端子P2x施加第2偏壓電壓Vb2時,接通旁路開關SW1x即可。至於旁路開關SW1y亦相同。
圖11係表示圖6之控制電路之一部分之另一構成例之電路圖。
控制電路100a之電壓生成部10a包含調節器11、第1選擇器SEL1、及第2選擇器SEL2。
調節器11及第1選擇器SEL1係生成第1偏壓電壓Vb1,並於第1狀態Φx下對第1端子P1x施加第1偏壓電壓Vb1,於第2狀態Φy下對第3端子P1y施加第1偏壓電壓Vb1。
調節器11生成與基準電壓Vref對應之第1偏壓電壓Vb1。調節器11為包含運算放大器12、輸出電晶體14、第1電阻R1、及第2電阻R2之普通的線性調節器,故省略對構成及動作之說明。第1偏壓電壓Vb1可由下式給出:
Vb1=Vref×(R1+R2)/R2。
亦可於第1狀態Φx與第2狀態Φy下切換基準電壓Vref之值。
第1選擇器SEL1於輸入端子接收第1偏壓電壓Vb1。第1選擇器SEL1於第1輸出端子(0)連接有第1端子Pc1x,於第2輸出端子(1)連接有第3端子Pc1y。第1選擇器SEL1於第1狀態Φx下接通第1輸出端子(0)側,於第2狀態Φy下接通第2輸出端子(1)側。例如,第1選擇器SEL1包含互補地接通、斷開之開關SWa1、SWa2。
設置第2選擇器SEL2係用以對觸控面板4施加第2偏壓電壓Vb2。第2偏壓電壓Vb2為接地電壓,第2選擇器SEL2包含互補地接通、斷開之開關SWb1、SWb2。於第1狀態Φx下開關SWb1接通,於第2狀態Φy下開關SWb2接通。
電流檢測部30a包含檢測電晶體38、檢測電阻Rs、及A/D轉換器34。檢測電晶體38以電流鏡形式連接調節器11之輸出電晶體14。檢測電晶體38中流過與在輸出電晶體14中流過之電流即面板電流成比例之檢測電流Is。於將電流鏡電路之鏡比記作K1時,存在如下關係:
Is=K1×IP。
檢測電阻Rs設置於檢測電晶體38之路徑上。檢測電阻Rs中產生與檢測電流Is成比例之電壓降Vs,且該電壓降Vs與面板電流IP成比例:
Vs=Rs×Is=Rs×K1×IP。
A/D轉換器34將於檢測電阻Rs中生成之電壓降Vs轉換為數位值,並作為表示面板電流IP之信號IPx'、IPy'輸出。
圖11之控制電路100a與利用圖10之電流檢測部30之控制電路相比具有以下優點。
圖11之控制電路100a中,用以將面板電流IP轉換為電壓之檢測電阻Rs未直接連接於觸控面板4,故不對面板電壓VP造成影響便可檢測面板電流IP。
另一方面,於利用圖10之電流檢測部30之情形時,必需切換將旁路開關SW1x(或SW1y)接通來測定面板電壓VPx(或VPy)之狀態、與將旁路開關SW1x(或SW1y)斷開來測定面板電流IPx(或IPy)之狀態,從而存在檢測座標耗費時間之情形。又,由於以不同之時刻測定對應之面板電壓VPx與面板電流IPx(或VPy與IPy),故座標之測定精度較差。
針對此,圖11之控制電路100a可同時並行地測定面板電壓與面板電流,故可使處理高速化,從而適於要求高速性之應用程式。又由於可同時獲得確定座標所必需之2項參數即電壓與電流,故可精確地確定座標。
又,以1點接觸時之面板電流與以2點接觸時之面板電流之差分ΔI,存在因面板而非常小之情形。該情形時,於圖10之控制電路100中,檢測電阻Rs中產生之電壓降之變化ΔV於例如電流差為ΔI=200 μA,且檢測電阻Rs為200 Ω時,僅為ΔV=40 mV。此意味著對A/D轉換器34要求高解析性能,從而難以設計,或者導致成本提高。
針對此,圖11之控制電路100a中,藉由優化鏡比K1而可充分地確保檢測電阻Rs之電壓降Vs之變化量ΔV,從而可降低對A/D轉換器34所要求之精度。
電流檢測部30a亦可於第1狀態Φx及第2狀態Φy下切換輸出電晶體14與檢測電晶體38之鏡比K1。亦可將檢測電阻Rs設為可變電阻來代替鏡比之切換,或者除鏡比之切換以外,電流檢測部30a於第1狀態Φx及第2狀態Φy下還切換檢測電阻Rs之電阻值。
於觸控面板4之縱向長度與橫向長度(即縱橫比)差別較大之情形時,設定縱向之合成電阻與橫向之合成電阻不同,且X方向之面板電流IPx之範圍與Y方向之面板電流IPy之範圍不同之情形。該情形時,藉由在第1狀態Φx與第2狀態Φy下切換鏡比K1或檢測電阻Rs之值,可使檢測電阻Rs之電壓降Vs之電壓範圍一致,從而可藉由共用之A/D轉換器34高精度地進行處理。
圖11之輸出電晶體14及檢測電晶體38形成電流鏡電路,亦可將其設為疊接型電流鏡電路。該情形時,可提高複製電流之精度,即提高鏡比之精度。
圖12係表示圖6之控制電路之變形例之電路圖。圖12之控制電路100b中,面板電壓VP之處理不同於圖6之面板電壓VP之處理。即圖6之電壓檢測部20於第1狀態Φx下檢測在第3端子P1y中生成之面板電壓VPx,並檢測於第2狀態Φy下在第1端子P1x中生成之面板電壓VPy。與此相對,圖12之電壓檢測部20b於第1狀態Φx下,個別地檢測分別在第3端子P1y、第4端子P2y中生成之面板電壓VPx_1、VPx_2,且於第2狀態Φ2下,個別地檢測分別在第1端子P1x、第2端子P2x中生成之面板電壓VPy_1、VPy_2。
電壓檢測部20b包含開關SW4~SW7及A/D轉換器24。開關SW4~SW7對應於圖6之選擇器22。
於第1狀態Φx下,首先接通開關SW4,斷開其餘開關。於該狀態下測定第3端子P1y之面板電壓VPx_1。繼而,接通開關SW5,斷開其餘開關。於該狀態下測定第4端子P2y之面板電壓VPx_2。後段之運算部40(未圖示)根據2個面板電壓VPx_1、VPx_2及面板電流IPx之值,判定用戶所接觸之點PU之X座標。
同樣地,於第2狀態Φy下,首先接通開關SW6,斷開其餘開關。於該狀態下測定第1端子P1x之面板電壓VPy_1。繼而,接通開關SW7,斷開其餘開關。於該狀態下測定第2端子P2x之面板電壓VPy_2。後段之運算部40(未圖示)根據2個面板電壓VPy_1、VPy_2及面板電流IPy之值,判定用戶所接觸之點PU的Y座標。
根據該變形例,可分別於第1狀態Φx及第2狀態Φy下測定2端子之面板電壓,並反映於X座標、Y座標之決定中,從而可提高檢測座標之精度。
又,圖12之變形例之特徵亦可與圖11之控制電路組合。
以上,根據第1、第2實施形態對本發明進行了說明。熟悉此技藝者當明白該等實施形態僅為例示,可於該等各構成要素或各處理過程之組合中獲得各個變形例,又此種變形例亦屬於本發明之範圍內。以下,對此種變形例進行說明。
於多點觸控狀態下,座標生成部48推斷與面板電壓VPx對應之座標X3為2點PU1、PU2之中點,從而決定原本之座標X1、X2。但本發明並不限定於此,可採用更複雜之運算法。
實施形態中,於第1狀態Φx及第2狀態Φy下,設為共有圖1之控制電路100之一部分之構成,但亦可完全分開設置。又亦可僅於X方向、Y方向之任一方適用本發明。
實施形態中,對控制4端子之觸控面板4之情形進行了說明。但本發明並不限定於此,亦可適用於其它觸控面板4。
又,實施形態中,以2點為例對多點觸控進行了說明。但熟悉此技藝者可將其擴大至3點以上,此亦包含於本發明中。
基於實施形態並採用特定之語句對本發明進行了說明。但實施形態僅係表示本發明之原理、應用者,可於不脫離申請專利範圍所規定之本發明之思想的範圍內,於實施形態中獲得多個變形例及配置之變更。
1...電子機器
2...輸入裝置
4...觸控面板
6...手指
8...LCD
10、10a...電壓生成部
11...調節器
12...運算放大器
14...輸出電晶體
20、20b...電壓檢測部
22、36、SEL1、SEL2...選擇器
24、34...A/D轉換器
30、30a...電流檢測部
32...I/V轉換部
38...檢測電晶體
40...運算部
42...多點觸控判定部
44...距離運算部
46...表格
48...座標生成部
100、100a、100b...控制電路
E1、E2...RF1之邊
E3、E4...RF2之邊
IP、IPx、IPx'、IPxo、IPy、IPy'...面板電流
Lx...面板之X方向之長度
P1x、Pc1x...第1端子
P2x、Pc2x...第2端子
P1y、Pc1y...第3端子
P2y、Pc2y...第4端子
PU、PU1、PU2...用戶接觸點
R1、R2、R11、R12、R13、R21、R22、R23...電阻
Rc、Rc1、Rc2...接觸電阻
RF1、RF2...電阻膜
Rsx、Rsy...檢測電阻
SW1x、SW1y、SW4~SW7、SWa1、SWa2、SWb1、SWb2...開關
Vb1、Vb2...偏壓電壓
VPx、VPx'、VPy、VPy'...面板電壓
X3...中心座標
ΔX、ΔY...點PU1、PU2之距離
Φx...第1狀態
Φy...第2狀態
圖1係表示具有第1實施形態之觸控面板輸入裝置之電子機器之構成之方塊圖;
圖2(a)、(b)係分別表示單點觸控狀態及多點觸控狀態下之等效電路圖;
圖3係圖1之控制電路中之處理之流程圖;
圖4(a)、(b)係表示多點觸控狀態下之面板電流與點之關係之圖;
圖5係表示圖1之電流檢測部之構成例之電路圖;
圖6係表示具有第2實施形態之觸控面板輸入裝置之電子機器之構成之方塊圖;
圖7(a)、(b)係分別表示單點觸控狀態及多點觸控狀態下之等效電路圖;
圖8係圖6之控制電路中之處理之流程圖;
圖9(a)、(b)係表示多點觸控狀態下之面板電流與點之關係之圖;
圖10係表示圖6之電流檢測部之構成例之電路圖;
圖11係表示圖6之控制電路之另一構成例之電路圖;及
圖12係表示圖6之控制電路之又一構成例之電路圖。
1...電子機器
2...輸入裝置
4...觸控面板
6...手指
8...LCD
10...電壓生成部
20...電壓檢測部
22...選擇器
24、34...A/D轉換器
30...電流檢測部
32...I/V轉換部
40...運算部
42...多點觸控判定部
44...距離運算部
46...表格
48...座標生成部
100...控制電路
E1、E2...RF1之邊
E3、E4...RF2之邊
IPx、IPy、IPx'、IPy'...面板電流
P1x、Pc1x...第1端子
P2x、Pc2x...第2端子
P1y、Pc1y...第3端子
P2y、Pc2y...第4端子
PU...用戶接觸點
RF1、RF2...電阻膜
Vb1、Vb2...偏壓電壓
VPx、VPx'、VPy、VPy'...面板電壓
ΔX、ΔY...點PU1、PU2之距離
Φx...第1狀態
Φy...第2狀態
Claims (26)
- 一種觸控面板之控制方法,其特徵在於:該觸控面板包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於上述第1端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第2端子;及第2電阻膜,其與上述第1電阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於上述第3端子;且其包含如下步驟:對上述第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓;檢測於上述第3端子中生成之面板電壓;檢測流過包含上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路徑之面板電流;及根據上述面板電壓及上述面板電流判定用戶所接觸之座標。
- 如請求項1之觸控面板之控制方法,其中當上述面板電流之值大於特定值時,判定為用戶接觸複數個點。
- 如請求項1之觸控面板之控制方法,其中當用戶接觸於2點時,根據上述面板電流之值決定上述2點之座標間隔。
- 如請求項3之觸控面板之控制方法,其中上述面板電流越大,則判定為上述2點之座標間隔越大。
- 如請求項3之觸控面板之控制方法,其中根據用戶未接觸面板時所測定出之上述面板電流與接觸時之上述面板電流之差分,決定上述2點之座標間隔。
- 如請求項3之觸控面板之控制方法,其中上述判定步驟 包含如下步驟:根據上述面板電壓決定上述2點之中心座標;及將上述中心座標加上與上述2點之座標間隔對應之值,藉此決定上述2點中之一方之座標,並自上述中心座標減去與上述2點之座標間隔對應之值,藉此決定上述2點中之另一方之座標。
- 一種控制電路,其特徵在於:其係觸控面板之控制電路,該觸控面板包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於上述第1端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第2端子;及第2電阻膜,其與上述第1電阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於上述第3端子;且其包含:電壓生成部,其對上述第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓;電壓檢測部,其檢測於上述第3端子中生成之面板電壓;電流檢測部,其檢測流過包含上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路徑之面板電流;及座標判定部,其根據上述面板電壓及上述面板電流之值判定用戶所接觸之座標。
- 如請求項7之控制電路,其中上述座標判定部於上述面板電流之值大於特定值時,判定為用戶接觸複數個點。
- 如請求項7之控制電路,其中當用戶接觸於2點時,根據上述面板電流之值決定上述2點之座標間隔。
- 如請求項9之控制電路,其中根據用戶未接觸面板時所測定出之上述面板電流與接觸時之上述面板電流之差分,決定上述2點之座標間隔。
- 如請求項9之控制電路,其中上述座標判定部係根據上述面板電壓決定2點之中心座標,並將該中心座標加上與上述2點之座標間隔對應之值,藉此決定上述2點中之一方之座標,且自上述中心座標減去與上述2點之座標間隔對應之值,藉此決定上述2點中之另一方之座標。
- 如請求項7至11中任一項之控制電路,其中上述電流檢測部包含:檢測電阻,其係設置於包含上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路徑之延長線上;及旁路開關,其係與上述檢測電阻並聯地設置者;且於藉由上述電壓檢測部而檢測面板電壓時,接通上述旁路開關;於藉由上述電流檢測部而檢測面板電流時,斷開上述旁路開關,並將與上述檢測電阻之電壓降對應之值作為表示上述面板電流之值加以輸出。
- 一種觸控面板輸入裝置,其特徵在於包含:觸控面板,其包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於上述第1端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第2端子;及第2電阻膜,其係與上述第1電阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於上述第3端子;及如請求項7至11中任一項之控制電路,其控制上述觸 控面板。
- 一種可藉由接觸而操作的電子機器,其特徵在於包含如請求項13之觸控面板輸入裝置。
- 一種控制電路,其特徵在於:其係觸控面板之控制電路,該觸控面板包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於上述第1端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第2端子;及第2電阻膜,其係與上述第1電阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於上述第3端子;且其包含:電壓生成部,其對上述第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓;電壓檢測部,其檢測於上述第3端子中生成之面板電壓;電流檢測部,其檢測流過包含上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路徑之面板電流;及座標判定部,其根據上述面板電壓及上述面板電流之值,判定用戶所接觸之座標;且上述電壓生成部包含:輸出電晶體,其設置於包含上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路徑之上述第1端子側的延長線上;及調節器,其對上述第1端子施加上述第1偏壓電壓;上述電流檢測部包含:檢測電晶體,其以電流鏡形式連接於上述輸出電晶 體;及檢測電阻,其設置於該檢測電晶體之路徑上;且將與上述檢測電阻之電壓降對應之值作為表示上述面板電流之值加以輸出。
- 一種控制電路,其特徵在於:其係觸控面板之控制電路,該觸控面板包含:第1、第2、第3、第4端子;第1電阻膜,其一邊連接於上述第1端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第2端子;及第2電阻膜,其係與上述第1電阻膜隔開間隙而配置,其一邊連接於上述第3端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第4端子;且其包含:電壓生成部,其於第1狀態下對上述第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓,並使上述第3、第4端子為高阻抗狀態;於第2狀態下對上述第3、第4端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓,並使上述第1、第2端子為高阻抗狀態;電壓檢測部,其於上述第1狀態下檢測在上述第3、第4端子之一方中生成之面板電壓;於上述第2狀態下檢測在上述第1、第2端子之一方中生成之面板電壓;電流檢測部,其於上述第1狀態下檢測流過包含上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路徑之面板電流;於上述第2狀態下檢測流過包含上述第3端子、上述第2電阻膜及上述第4端子之路徑之面板電流;及座標判定部,其根據上述面板電壓及上述面板電流之值,判定用戶所接觸之座標;且 上述電壓生成部包含:調節器,其具有輸出電晶體且生成上述第1偏壓電壓;及選擇器,其於輸入端子接收上述第1偏壓電壓,且於第1輸出端子連接有上述第1端子,於第2輸出端子連接有上述第3端子,於上述第1狀態下接通上述第1輸出端子側,而於上述第2狀態下接通上述第2輸出端子側;上述電流檢測部包含:檢測電晶體,其以電流鏡形式連接於上述輸出電晶體;及檢測電阻,其係設置於該檢測電晶體之路徑上;且將與上述檢測電阻之電壓降對應之值作為表示上述面板電流之值加以輸出。
- 一種控制電路,其特徵在於:其係觸控面板之控制電路,該觸控面板包含:第1、第2、第3、第4端子:第1電阻膜,其一邊連接於上述第1端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第2端子;及第2電阻膜,其係與上述第1電阻膜隔開間隙而配置,其一邊連接於上述第3端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第4端子;且其包含:電壓生成部,其於第1狀態下對上述第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓,並使上述第3、第4端子為高阻抗狀態;於第2狀態下對上述第3、第4端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓,並使上述第1、第2端子為高阻抗狀態; 電壓檢測部,其於上述第1狀態下個別地檢測分別在上述第3、第4端子中生成之面板電壓,於上述第2狀態下個別地檢測分別在上述第1、第2端子中生成之面板電壓;電流檢測部,其於上述第1狀態下檢測流過包含上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路徑之面板電流,於上述第2狀態下檢測流過包含上述第3端子、上述第2電阻膜及上述第4端子之路徑之面板電流;及座標判定部,其根據上述面板電壓及上述面板電流之值,判定用戶所接觸之座標;且上述電壓生成部包含:調節器,其具有輸出電晶體且生成上述第1偏壓電壓;及選擇器,其於輸入端子接收上述第1偏壓電壓,且於第1輸出端子連接有上述第1端子,於第2輸出端子連接有上述第3端子,於上述第1狀態下接通上述第1輸出端子側,而於上述第2狀態下接通上述第2輸出端子側;上述電流檢測部包含:檢測電晶體,其以電流鏡形式連接於上述輸出電晶體;及檢測電阻,其係設置於該檢測電晶體之路徑上;且將與上述檢測電阻之電壓降對應之值作為表示上述面板電流之值加以輸出。
- 如請求項16或17之控制電路,其中上述電流檢測部係構 成為可於上述第1狀態與上述第2狀態下切換上述輸出電晶體與上述檢測電晶體之鏡比。
- 如請求項16或17之控制電路,其中上述電流檢測部係構成為可於上述第1狀態與上述第2狀態下切換上述檢測電阻之電阻值。
- 如請求項15至17中任一項之控制電路,其中上述座標判定部係於上述面板電流之值大於特定值時,判定為用戶接觸複數個點。
- 如請求項15至17中任一項之控制電路,其中當用戶接觸於2點時,根據上述面板電流之值決定上述2點之座標間隔。
- 如請求項21之控制電路,其根據用戶未接觸面板時所測定出之上述面板電流與接觸時之上述面板電流之差分,決定上述2點之座標間隔。
- 如請求項21之控制電路,其中上述座標判定部係根據上述面板電壓決定上述2點之中心座標,並將該中心座標加上與上述2點之座標間隔對應之值,藉此決定上述2點中之一方之座標,並自上述中心座標減去與上述2點之座標間隔對應之值,藉此決定上述2點中之另一方之座標。
- 一種觸控面板輸入裝置,其特徵在於包含:觸控面板,其包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於上述第1端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第2端子;及第2電阻膜,其係與上述第1電 阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於上述第3端子;及如請求項15至17中任一項之控制電路,其控制上述觸控面板。
- 一種可藉由接觸而操作的電子機器,其特徵在於包含如請求項24之觸控面板輸入裝置。
- 一種觸控面板之控制方法,其特徵在於:該觸控面板包含:第1、第2、第3端子;第1電阻膜,其一邊連接於上述第1端子,且其與該邊對向之邊連接於上述第2端子;及第2電阻膜,其係與上述第1電阻膜隔開間隙而配置,且一邊連接於上述第3端子;且其包含如下步驟:利用調節器對上述第1、第2端子分別施加特定之第1、第2偏壓電壓,該調節器包含設置於一含有上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路經的上述第1端子側之延長線上之輸出電晶體,且對上述第1端子施加上述第1偏壓電壓;檢測於上述第3端子中生成之面板電壓;利用以電流鏡形式連接於上述輸出電晶體之檢測電晶體、及設置於該檢測電晶體之路徑上之檢測電阻,檢測與上述檢測電阻之電壓降對應之值,作為表示流過一包含上述第1端子、上述第1電阻膜及上述第2端子之路徑之面板電流之值;及根據上述面板電壓及上述面板電流之值判定用戶所接觸之座標。
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