TWI520040B - Capacitive touch panel with improved environmental impact and its application - Google Patents

Description

改善環境影響的電容式觸控板及其應用

本發明係有關一種電容式觸控板，特別是關於一種改善環境影響的電容式觸控板及其應用。

現有的電容式觸控板是由不同電極形成的電容C做為感應器，而電容的公式為

其中，A為兩電極彼此重疊的面積，d為兩電極之間的距離，ε為兩電極之間介電層的介電常數。當導電物件(如手指)放到觸控板上時，如同多了一個電極，因而造成電容C的變化。為了量測電容C的變化，在一定時間T內使用固定電流I對電容C充放電得到電壓V，由關係式

可得知，電壓V會隨著電容C改變，因此可藉著電壓V的變化來判斷是否有導電物件放到觸控板上。如果將公式1代入公式2中，可得

因此，在電容式觸控板上除了對於導電物件有感應的變化量之外，對於環境的變化也有影響，因為任何會改變電流I、介電係數ε、面積A、距離d的因素都會改變電壓V，例如溫度、溼度、重壓形變…等。

如圖1所示，為電容式觸控板受壓力影響的示意圖。電容式觸控板10具有感應層12及屏蔽層14，當電容式觸控板10的操作表面受到壓力而造成形變時，感應層12的感應面積會因為擠壓而變小，由公式2可得知當面積A縮小時電容C變小，因此，壓力將對電容式觸控板的感測造成影響。以圖2中感測值的變化情形為例，此感測值是將電壓V經由ADC轉換後代表電容C的感測值。韌體在感測前會執行校正，設定與環境相關的參數，使得所有感測值在無導體接觸電容式觸控板時維持約在20~40之間，以消除因環境造成的誤差，如圖2左上圖。當接觸物在電容式觸控板上施加壓力時，感應面積因擠壓而變小，造成感測值下降，如圖2右上圖。此時，韌體為了要讓感測值在正常可表示的範圍，會執行校正(Calibration)，調整參數使感測值回到20~40，如圖2右下圖。當壓力被釋放時，感應層12的感應面積A回覆原狀，使電容C回升，但是韌體的參數仍為壓力存在時的設定，使得ADC轉換出來感測值迅速往上回彈，因而做出有導體接觸的錯誤判斷，如圖2左下圖。

因此，一種改善環境影響的電容式觸控板乃為所冀。

本發明的目的，在於提出一種改善環境影響的電容式觸控板及其應用。

根據本發明，一種改善環境影響的電容式觸控板包含用於感測物件接觸的感應層，以及位於該感應層下方的空感應線，其中，該感應層於感測該空感應線時屏蔽該物件對該空感應線的影響，使該空感應線的感測值只因應環境異動而發生變化。

根據本發明，一種改善環境影響電容式觸控板的應用方法，該電容式觸控板包含用於感測物件接觸的感應層以及位於感應層下方的空感應線，該應用方法包含設定一基礎值，接著感測該空感應線，其中該感應層屏蔽該物件對該空感應線的影響，使該空感應線的感測值只因應環境異動而發生變化，將該感測值與該基礎值的差異與門檻值做比較，當該差異大於門檻值時，執行該感應層的校正。

為了改善壓環境所造成的影響，本發明利用一空感應線(Dummy Trace)來感測環境產生的變化。而為了使空感應線不受手指的影響，空感應線設置於感應層的下方，在感測空感應線時，感應層形成一個屏蔽結構，使空感應線與感應層上方的手指區隔開來，空感應線感測到的感測值只會因應環境變異而造成變化。因此，只要根據空感應線感測到感測值變化，便能得知環境是否異動，使韌體能夠正確地執行感應層的校正。一實施例中，當空感應線在感測時，感應層的電壓設為接地準位，以得到良好的屏蔽效果。

圖3為本發明電容式觸控板實施例的分解示意圖。本實施例的電容式觸控板為四層板的結構，由X方向感應層16、Y方向感應層18、屏蔽層20與元件層22所組成，彼此之間皆存在絕緣物將彼此隔開，其中X方向感應層16、Y方向感應層18下方的屏蔽層20可以屏蔽元件層22在運作時對X方向感應層16或Y方向感應層18的影響。本實施例將空感應線24與屏蔽層20設置於同一層，但空感應線24與屏蔽層20並無電性連接。在一實施例中，當檢測電路位於元件層22上時，直接在屏蔽層20與元件層22之間的絕緣物中灌孔，使感測電路經由灌孔26感測空感應線24。在一實施例中，當X方向感應層16或Y方向感應層18在感測時，空感應線24具有與屏蔽層20相同的電壓準位，因此不會影響屏蔽層20的屏蔽效果。

除了硬體支援之外，韌體在感應層感測之前或之後，會針對空感應線進行相關的處理程序，以了解環境是否產生變化需要重新執行校正，達到改善環境影響的目的。圖4係本發明電容式觸控板應用方法的實施例流程圖。在流程開始之前，會先設定一基礎值(Base)，是空感應線最近幾次的感測值的平均值，代表感測環境的狀況。接著於步驟S30，感測空感應線得到感測值，步驟S32中，將感測值與基礎值的差異與門檻值(Threshold)做比較，當基礎值與感測值的有差量時，表示可能有環境的變化。當感測值與基礎值的差異大於門檻值時，可判定為環境有劇烈變化，此時就進行步驟S34，執行感應層的校正，將電容式觸控板調整到穩定狀態，接著於步驟S36中將感測值設為基礎值，若小於門檻值就進行步驟S38，將感測值納入平均，重新計算該基礎值。於另一實施例中，使用者對應不同的環境變化定義不同門檻值，執行不同的校正。

以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。

10．．．電容式觸控板

12．．．感應層

14．．．屏蔽層

16．．．X方向感應層

18．．．Y方向感應層

20．．．屏蔽層

22．．．元件層

24．．．空感應器

26．．．灌孔

圖1係電容式觸控板受壓力影響的示意圖；

圖2係受壓力影響時感測值變化情形的示意圖；

圖3係本發明電容式觸控板實施例的分解示意圖；以及

圖4係本發明電容式觸控板應用方法的實施例流程圖。

16．．．X方向感應層

18．．．Y方向感應層

20．．．屏蔽層

22．．．元件層

24．．．空感應器

26．．．灌孔

Claims (9)

1. 一種改善環境影響的電容式觸控板，包含：感應層，用於感測物件接觸；空感應線，位於該感應層下方；以及屏蔽層，與該空感應線位於同一層，其中在該感應層感應時，該屏蔽層與該空感應線具有相同的電壓準位；其中，於該空感應線進行感測時該感應層屏蔽該物件對該空感應線的影響，使該空感應線的感測值只因應環境異動而發生變化。
2. 如請求項1之電容式觸控板，更包含元件層位於該屏蔽層下方。
3. 如請求項1之電容式觸控板，其中該屏蔽層與該空感應線彼此並無電性連接。
4. 一種改善環境影響的電容式觸控板，包含：感應層，用於感測物件接觸；空感應線，位於該感應層下方；以及屏蔽層，位於該空感應線下方；其中，於該空感應線進行感測時該感應層屏蔽該物件對該空感應線的影響，使該空感應線的感測值只因應環境異動而發生變化。
5. 如請求項4之電容式觸控板，更包含元件層位於該屏蔽層下方。
6. 一種改善環境影響電容式觸控板的應用方法，該電容式觸控板包含用於感測物件接觸的感應層以及位於該感應層下方的空感應線，以及包含與該空感應線位於同一層的屏蔽層，該應用方法包含： 設定一基礎值；感測該空感應線，其中該感應層屏蔽該物件對該空感應線的影響，使該空感應線的感測值只因應環境異動而發生變化；將該感測值與該基礎值的差異與門檻值做比較；當該差異大於門檻值時，執行該感應層的校正；以及在該感應層感應時，使該屏蔽層與該空感應線具有相同的電壓準位。
7. 如請求項6之應用方法，其中該設定一基礎值的步驟包含將該感測值的平均值設為該基礎值。
8. 如請求項6之應用方法，其中當該差異大於門檻值時，執行該感應層的校正的步驟包含將該基礎值設為該感測值。
9. 如請求項6之應用方法，更包含根據不同的環境變化設定該門檻值。