TWI517013B - 觸摸屏觸摸點的偵測方法 - Google Patents

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Description

觸摸屏觸摸點的偵測方法
本發明涉及一種觸摸屏觸摸點的偵測方法，尤其涉及一種具有單層導電膜的電容式觸摸屏觸摸點的偵測方法。
近年來，伴隨著移動電話與觸摸導航系統等各種電子設備的高性能化和多樣化的發展，在液晶等顯示設備的前面安裝透光性的觸摸屏的電子設備逐步增加。這樣的電子設備的使用者通過觸摸屏，一邊對位於觸摸屏背面的顯示設備的顯示內容進行視覺確認，一邊利用手指或筆等方式按壓觸摸屏來進行操作。由此，可以操作電子設備的各種功能。
按照觸摸屏的工作原理和傳輸介質的不同，先前的觸摸屏包括四種類型，分別為電阻式、電容式、紅外線式及表面聲波式。其中電容式觸摸屏因準確度較高、抗干擾能力強應用較為廣泛。
先前技術中，電容式觸摸屏一般包括兩層導電膜，通過分別對兩層導電膜進行感測可獲得複數觸控點座標。然而，對於只有單層導電膜的觸摸屏，還難以實現多點的感測，尤其是對於兩觸控點同軸(如沿一側電極到另一側電極的X軸)時，難以判定是兩點還是單點而造成誤判。
有鑒於此，提供一種能提高觸摸位置檢測精度的觸摸屏觸摸點的感測方法實為必要。
一種觸摸屏觸摸點的偵測方法，該觸摸屏包括：一導電膜，該導電膜具有阻抗異向性以定義出相互垂直的一低阻抗方向(X方向)和一高阻抗方向(Y方向)，該導電膜低阻抗方向的相對兩側分別為第一側邊和第二側邊；及沿該第一側邊設置的複數相互間隔的第一電極，和沿該第二側邊設置的複數相互間隔的第二電極，該複數第一電極和複數第二電極分別與該導電膜電連接；該偵測方法包括以下步驟：步驟S10，對所述複數第一電極進行驅動並依次進行感測，對未被感測的第一電極及第二電極施加與所述感測的第一電極等電位的訊號，獲得一第一訊號曲線As1；步驟S20，對所述複數第二電極進行驅動並依次進行感測，對未被感測的第一電極及第二電極施加與感測第二電極等電位的訊號，獲得第二訊號曲線As2；步驟S30，對所述複數第一電極再次進行驅動並依次感測，在感測過程中至少將與被感測的第一電極相對的第二電極接地，獲得一第三訊號曲線Bs1；步驟S40，對所述複數第二電極進行驅動並依次進行感測，在感測過程中至少將與該被感測的第一電極相對的第二電極接地，獲得一第四訊號曲線Bs2；及步驟S50，比較所述第一訊號曲線As1、第二訊號曲線As2、第三訊號曲線Bs1及第四訊號曲線Bs2判斷觸摸點為單點或兩點。
相較於先前技術，本發明提供的觸摸屏觸摸點的偵測方法，利用導電膜的異向性，通過不同時間以等電壓及接地的不同方式驅動並感測第一電極及第二電極，並通過不同的訊號值計算獲得觸摸點的位置座標，能夠得到位於同軸方向上的兩觸摸點的位置，突 破了在單導電膜中位於同軸的兩點不能判斷的問題。
10‧‧‧觸摸屏
102‧‧‧導電膜
111‧‧‧第一側邊
112‧‧‧第二側邊
104‧‧‧第一電極
106‧‧‧第二電極
108‧‧‧導線
110‧‧‧驅動感測電路
圖1為本發明實施例提供的觸摸屏結構示意圖。
圖2為本發明實施例提供的觸摸屏觸摸點的偵測方法流程圖。
圖3為本發明實施例在偵測觸摸屏上的觸摸點TP時，在第二電極空接狀態下所類比出的曲線示意圖。
圖4為本發明實施例在偵測觸摸屏上的觸摸點TP時，在第一電極空接狀態下所類比出的曲線示意圖。
圖5為本發明實施例偵測觸摸點TP時，在接地狀態下第一電極掃描獲得的訊號值類比出的曲線示意圖。
圖6為本發明實施例偵測觸摸點TP時，在接地狀態下第二電極掃描獲得的訊號值類比出的曲線示意圖。
圖7為本發明實施例偵測觸摸點TP1及TP2時，在空接狀態下所類比出的曲線示意圖。
圖8為本發明實施例偵測觸摸點TP1及TP2時，在接地狀態下第二電極掃描獲得的訊號值類比出的曲線示意圖。
圖9為本發明實施例偵測觸摸點TP1及TP2時，在接地狀態下第二電極掃描獲得的訊號值類比出的曲線示意圖。
以下將結合附圖詳細說明本發明實施例觸摸屏觸摸點的感測方法。
本發明所述觸摸點的感測方法適用於電容式觸摸屏，下面首先對 本發明適用的一種電容式觸摸屏的結構進行介紹：請參閱圖1，該觸摸屏10包括一導電膜102，該導電膜102具有阻抗異向性以定義出相互垂直的一低阻抗方向(如X方向或D方向)和一高阻抗方向(如Y方向或H方向)，該導電膜102沿低阻抗方向X相對的兩側邊分別為第一側邊111和第二側邊112；及沿該第一側邊111設置的複數相互間隔的第一電極104，沿該第二側邊112設置的複數相互間隔的第二電極106，該複數第一電極104和複數第二電極106分別與該導電膜102電連接，所述每個第一電極104和每個第二電極106均分別通過導線108與一個或複數驅動感測電路110電連接。該驅動感測電路110可設置在一集成電路板上，用於向所述複數第一電極104和複數第二電極106依次或同時輸入一驅動訊號，並讀取所述複數第一電極104和複數第二電極106所檢測到的感測訊號，從而通過該感測訊號判斷所述觸摸屏是否被觸摸及具體的觸摸位置。
所述導電膜102沿所述低阻抗方向的電導率遠大於其他方向的電導率，在高阻抗方向的電導率遠小於其他方向的電導率，該低阻抗方向與高阻抗方向垂直。本實施例中，所述導電膜102由至少一層奈米碳管膜組成。該奈米碳管膜中的大部分奈米碳管首尾相連地沿同一個方向擇優取向延伸，且為一自支撐結構。由於奈米碳管沿其軸向具有較好的導電性，且上述奈米碳管膜中的大部分奈米碳管沿同一方向擇優取向延伸，因此，該奈米碳管膜整體具有阻抗異向性，即沿奈米碳管延伸的方向為低阻抗方向，而垂直於該奈米碳管延伸的方向為高阻抗方向。此外，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延 伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連，且所述奈米碳管膜中也存在少數隨機排列的奈米碳管，這些隨機排列的奈米碳管會與相鄰的其他奈米碳管相互接觸，從而使得該奈米碳管膜在高阻抗方向仍具有導電性，只是相較於其他方向該奈米碳管膜在該高阻抗方向的電阻較大，電導率較低。此外，該導電膜102不限於該奈米碳管膜，也可為其他具有阻抗異向性的材料，如沿所述低阻抗方向設置的複數相互平行排列的條帶狀氧化銦錫。
該複數第一電極104與該複數第二電極106可以一一相對設置，即每個第一電極104與其中的一個第二電極106的連線與所述導電膜102的低阻抗方向平行。該複數第一電極104與該複數第二電極106也可以相互交錯設置，即每個第一電極104與其中的任意第二電極106的連線均與所述導電膜102的低阻抗方向相交而不平行。在Y方向上，設所述第一電極104個數為N個，將所述第一電極104分別排序為P1-1，P1-2，P1-3……P1-N；同樣的，將所述第二電極106與所述第一電極104一一對應分別排序為P2-1，P2-2，P2-3……P2-N。
下面結合不同的實施例對本發明觸摸屏觸摸點的感測方法進行介紹。
請參閱圖2，本發明第一實施例提供一種觸摸屏觸摸點的感測方法，該方法包括如下步驟：步驟S10，對所述複數第一電極104進行驅動並依次進行感測，對未被感測的第一電極104及第二電極106施加與所述感測電極等電位的訊號，獲得一第一訊號曲線As1； 步驟S20，對所述複數第二電極106進行驅動並依次進行感測，對未被感測的第一電極104及第二電極106施加與感測電極等電位的訊號，獲得第二訊號曲線As2；步驟S30，對所述複數第一電極104再次進行驅動並依次感測，在感測過程中至少將與被感測的第一電極104相對的第二電極106接地，獲得一第三訊號曲線Bs1；步驟S40，對所述複數第二電極106進行驅動並依次進行感測，在感測過程中至少將與該被感測的第一電極104相對的第二電極106接地，獲得一第四訊號曲線Bs2；及步驟S50，根據所述第一訊號曲線As1、第二訊號曲線As2、第三訊號曲線Bs1及第四訊號曲線Bs2判斷單點還是多點及並計算相應的座標。
在步驟S10中，在放電時，進行感測動作，可利用電容數位轉換器(capacitance-to-digital converter)檢測所述P1-N個第一電極104的訊號強度，從而產生對應的數值，得到相應的第一訊號曲線As1。在感測第P1-K個第一電極104時，其他第一電極104、第二電極106均輸入與第P1-K個電極等電位的電壓，從而防止漏電流的產生。
同樣的，在步驟S20中，在放電時進行感測動作，利用電容數位轉化器檢測所述P2-N個第二電極106的訊號強度，並產生對應的數值，得到相應的曲線As2。在感測過程中，除被檢測的第P2-K個第二電極106，其他第二電極106及第一電極104均輸入與第P2-K個電極等電位的電壓，從而防止漏電流的產生。
在步驟S30中，對所述第一電極104一一驅動，並在放電的過程中對所述第一電極104進行檢測，同時至少將與該被感測的第一電極104相對的第二電極106進行接地以產生漏電流，產生相應的數值，得到第三訊號曲線Bs1。設被感測的第一電極104為第P1-K個，則至少需要將與所述第P1-K個第一電極104對應的第P2-K個第二電極106進行接地。可以理解，也可以將除被感測的第P1-K個第一電極104之外，其他的第一電極104及第二電極106可均接地，或選擇性的接地以產生漏電流，得到第三訊號曲線Bs1。
進一步的，在步驟S30中，在感測第P1-k個第一電極104過程中，也可至少在與所述第P1-k個第一電極104相對的第2-k個第二電極106輸入一固定電位，然而該固定電位小於所述驅動第一電極104的驅動電位，因此在感測的過程中仍然會產生漏電流。
在步驟S40中，同樣的，在感測第P2-K個第二電極106的過程中，至少將與第P2-K個第二電極106對應的第P1-K個第一電極104接地，以產生漏電流，獲得第四訊號曲線Bs2。
同樣的，在步驟S40中，在感測第2-k個第二電極106過程中，也可至少在與所述第第2-k個第二電極106相對第P1-k個第一電極104輸入一固定電位，然而該固定電位小於所述驅動第二電極106的驅動電位，因此在感測的過程中仍然會產生漏電流。
在步驟S50中，通過比較第三訊號曲線Bs1與第一訊號曲線As1，及第四訊號曲線Bs2與第二訊號曲線As2，可判斷是單點觸摸還是多點觸摸；通過所述第一訊號曲線As1、第二訊號曲線As2、第三訊號曲線Bs1及第四訊號曲線Bs2，尤其是第三訊號曲線Bs1及第四訊號曲線Bs2的峰值，即與所述觸摸點最近的第一電極104及第二電 極106感測到的數值，可獲得單點或兩個觸摸點的位置。
由此可見，通過比較第三訊號曲線Bs1與第一訊號曲線As1，第四訊號曲線Bs2與第二訊號曲線As2，即可判斷是單點觸摸還是兩點觸摸。
具體的，當所述觸碰為單點時，設僅在第P1-K個第一電極104附近產生了一觸控點TP1，則通過對所述P1-N個第一電極104一一進行感測得到的訊號強度如圖3所示。在感測該第P1-K個第一電極104的過程中，其他的第一電極104及第二電極106均輸入與第P1-K個電極等電位的電壓，從而不會造成漏電流，因此觸摸點第P1-K個電極測量到的訊號強度相對比較強，對所述第一電極104進行一一掃描後得到所述第一訊號曲線As1。同樣的，請參閱圖4，在感測第P2-K個第二電極106的過程中，其他的第一電極104及106輸入與第P2-K個電極等電位的電壓。掃描完所有第二電極106後，得到所述第一訊號曲線As2。
請參閱圖5及圖6，對於單點的觸摸情況下，在步驟S30及S40的過程中，由於單點引起的電容變化相對較小，且存在漏電電流，因此測量得到的第三訊號曲線Bs1及第四訊號曲線Bs2會明顯的降低。由於奈米碳管膜存在導電異向性，當所述觸摸點的位置靠近所述第P1-K個第一電極104時，所述第P2-K個第二電極106接地形成漏電流，得到的所述第三訊號曲線Bs1的峰值約為第一訊號曲線As1峰值的二分之一左右。所述第三訊號曲線Bs1的大小與所述觸摸點TP1與第P1-K個第一電極104之間的距離成比例，所述觸摸點TP1越靠近第P1-K個第一電極104，則因為漏電流而被第二電極106導走的電容越少，從而得到的所述第三訊號曲線Bs1的峰值越大， 反之亦然。同樣的，對於第二電極106來講，在感測第P2-K個第二電極106的過程中，由於所述第P2-K個第二電極106與所述觸摸點的距離相對較大，而且所述第P1-K個第一電極104接地，因此大部分電容通過第P1-K個第一電極104導走，因此從而使得第四訊號曲線Bs2的訊號值變得很微弱甚至消失，遠小於所述第二訊號曲線As2的峰值大小。
設所述第一訊號曲線As1的訊號值為AI，所述第二訊號曲線As2的訊號值為BI，所述第三訊號曲線Bs1的訊號值為AII，所述第四訊號曲線Bs2的訊號值為BII，當|BII-AII|>C0時，判斷為單點觸摸；反之則判斷為多點觸摸。所述閾值C0的設置可根據所需的靈敏度進行選擇。進一步，也可通過將AII與BII與閾值C0進行比較判斷為單點還是兩點觸摸，由於在接地的過程中，對於單點而言，遠離所述觸摸點的一側所測量得到的訊號值會變的很微弱，當小於該閾值時，可判斷為單點觸摸。
可以理解，當兩觸摸點的位置靠的很近時，例如小於一定預設的距離閾值，得到的訊號曲線與單點時基本相同，則也可判定為單點，並按照單點觸碰的方式進行後續處理。所述距離閾值可根據所需的解析度進行選擇。所述單點的觸摸點的偵測方法可採用傳統的計算方法進行計算。
請參閱圖7，而當所述觸摸點為兩個時，設在第P1-K個第一電極104與第P2-K個第二電極106之間有兩個觸摸點TP1、TP2。則在步驟S10及S20中，由於在第P1-K個第一電極104與第P2-K個第二電極106之間有兩個觸摸點TP1、TP2，因此所述兩個觸摸點引起的電容的變化將大於所述單一觸摸點引起的電容的變化。具體的，當 觸摸點為兩點時，引起的電容變化約為單點時的兩倍，即在步驟S10及步驟S20中獲得的所述第一訊號曲線As1及第二訊號曲線As2的峰值約為單點時的兩倍。
請一併參閱圖8至圖9，同時，在步驟S30由於所述觸摸點TP1、TP2的存在，在步驟S30中，當對所述第P1-K個第一電極104進行感測，而所述第P2-K個第二電極106接地時，雖然部分電容通過所述第P2-K個第二電極106導走，但是由於所述觸摸點TP1相對靠近所述第P1-K個第一電極104，因此至少由TP1引起的電容變化依然可以被所述第P1-K個第一電極104感測到，使得所獲得第三訊號曲線Bs1的峰值約為第一訊號峰值As1的二分之一。同樣的，在感測第P2-K個第二電極106的過程中，雖然由於第P1-K個第一電極104接地形成漏電流，由於TP2相對靠近所述第P2-K個第二電極106，因此所獲得第四訊號曲線Bs2的峰值約為第二訊號曲線峰值As2的二分之一。
為了方便計算TP1與TP2的位置座標，假設在第二電極106接地的過程中，所述接地訊號不會到達靠近第一電極104的觸摸點TP1，也就是說，第二電極106接地並不會影響觸摸點TP1的電容變化；同樣的，假設在第一電極104接地的過程中，所述接地訊號也不會到達靠近第二電極106附近的所述觸摸點TP2的電容變化，則所述兩個觸摸點TP1及TP2的座標可通過以下方法計算：在步驟S30中，設由第一電極104獲得的訊號值中由TP1引起的訊號值為C1A，由第二電極106獲得的訊號值中有TP1引起的訊號值為C1B；在步驟S40中，由第一電極104獲得的訊號值中由TP1引起的訊號值為C2A，由第二電極106獲得的訊號值中由TP2引起的訊號值 為C2B。則有：C1A=AII，C2B=BII；C1B=BI-BII，C2A=AI-AII；由C1A、C1B即可計算出TP1在同軸方向或X方向上的位置，由C2A、C2B即可計算TP2的位置。具體的，觸摸點TP1的座標X1及觸摸點TP2的座標X2分別為，
公式中PX為觸摸屏在X方向的解析度，可根據驅動感測電路的晶片性能進行設定，如480至1024中的任意值。
進一步的，通過X1及X2，也可進一步校正是否兩點觸摸還是單點觸摸。設所述觸摸屏在X方向能夠分辨的距離閾值為l0，如果計算獲得的X1及X2非常接近，例如已經小於設定的閾值l0，即|X1-X2|<l0，則可認為是單點觸摸，後續程式的處理均以單點觸摸的方式進行，從而可以更加準確的判斷在同軸方向方向上是單點觸摸還是兩點觸摸，並能更加靈敏的做出相應的反應。所述l0的取值可根據所述觸摸屏在X方向上的解析度及靈敏度的要求進行選擇。
本發明提供的觸摸屏觸摸點的偵測方法，利用導電膜的異向性， 通過不同時間以等電壓及接地的不同方式驅動並感測第一電極及第二電極，獲得更多的訊號值，並通過不同的訊號值計算獲得觸摸點的位置座標，能夠得到位於同軸方向上的兩觸摸點的位置，突破了在單導電膜中位於同軸的兩點不能判斷的問題，提高了觸摸點位置的檢測精度，進而了所述觸摸屏的靈敏度。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

Claims (10)

  1. 一種觸摸屏觸摸點的偵測方法，該觸摸屏包括：一導電膜，該導電膜具有阻抗異向性以定義出相互垂直的一低阻抗方向X方向和一高阻抗方向Y方向，該導電膜低阻抗方向的相對兩側分別為第一側邊和第二側邊；及沿該第一側邊設置的複數相互間隔的第一電極，和沿該第二側邊設置的複數相互間隔的第二電極，該複數第一電極和複數第二電極分別與該導電膜電連接；所述偵測方法包括以下步驟：步驟S10，對所述複數第一電極進行驅動並依次進行感測，對未被感測的第一電極及第二電極施加與所述感測的第一電極等電位的訊號，獲得一第一訊號曲線As1；步驟S20，對所述複數第二電極進行驅動並依次進行感測，對未被感測的第一電極及第二電極施加與感測的第二電極等電位的訊號，獲得第二訊號曲線As2；步驟S30，對所述複數第一電極再次進行驅動並依次感測，在感測過程中至少將與被感測的第一電極相對的第二電極接地，獲得一第三訊號曲線Bs1；步驟S40，對所述複數第二電極進行驅動並依次進行感測，在感測過程中至少將與該被感測的第一電極相對的第二電極接地，獲得一第四訊號曲線Bs2；及步驟S50，比較所述第一訊號曲線As1、第二訊號曲線As2、第三訊號曲線Bs1及第四訊號曲線Bs2判斷觸摸點為單點或兩點。
  2. 如請求項第1項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，所述導電膜包括一奈米碳管膜。
  3. 如請求項第1項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，所述奈米碳管膜包括複數沿X方向延伸的奈米碳管，所述奈米碳管在延伸方向上通過凡得瓦力首尾相連。
  4. 如請求項第1項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，在步驟S10中，放電時對第一電極進行感測，從而產生對應的數值，得到相應的第一訊號曲線As1，其他未感測的第一電極及第二電極輸入與被感測的第一電極等電位的電壓。
  5. 如請求項第1項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，在步驟S30中，在放電的過程中對所述第一電極進行檢測，同時至少將與該被感測的第一電極相對的第二電極進行接地以產生漏電流，產生相應的數值，得到第三訊號曲線Bs1。
  6. 如請求項第1項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，通過比較第三訊號曲線Bs1與第一訊號曲線As1，及第四訊號曲線Bs2與第二訊號曲線As2，判斷是單點觸摸還是兩點觸摸。
  7. 如請求項第6項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，設所述第一訊號曲線As1的訊號值為AI，所述第二訊號曲線As2的訊號值為BI，所述第三訊號曲線Bs1的訊號值為AII，所述第四訊號曲線Bs2的訊號值為BII，當|BII-AII|>C0時，判斷為單點觸摸；反之則判斷為兩點觸摸，其中C0為設定的閾值。
  8. 如請求項第7項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，所述兩個觸摸點TP1及TP2的計算方法包括：在步驟S30中，設由第一電極獲得的訊號值中由TP1引起的訊號值為C1A，由第二電極獲得的訊號值中由TP1引起的訊號值為C1B； 在步驟S40中，設由第一電極獲得的訊號值中由TP1引起的訊號值為C2A，由第二電極獲得的訊號值中由TP2引起的訊號值為C2B；則：C1A=AII，C2B=BII；C1B=BI-BII，C2A=AI-AII；由C1A、C1B計算出TP1在X方向上的位置，由C2A、C2B計算TP2的位置。
  9. 如請求項第8項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，所述觸摸點TP1的座標X1及觸摸點TP2的座標X2為： 公式中PX為觸摸屏在X方向的解析度。
  10. 如請求項第9項所述的觸摸屏觸摸點的偵測方法，其中，設所述觸摸屏在X方向分辨的距離閾值為l0，計算獲得的|X1-X2|<l0，則為單點觸摸。
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