TWI544395B - 單層電容式觸控面板之掃描方法及裝置 - Google Patents

Description

單層電容式觸控面板之掃描方法及裝置

本發明係關於一種電容式觸控面板之掃描方法，尤指一種單層電容式觸控面板之掃描方法。

請參閱圖5所示，係為一種單層電容式觸控面板50及其一互容式掃描電路60的連接示意圖，其中該單層電容式觸控面板50係包含複數電極組51，各該電極組51包含有複數個驅動電極511及複數個感應電極513。為使該互容式掃描電路60可與該複數驅動電極511及感應電極513連接，該複數驅動電極511係分別透過引線512連接至該互容式掃描電路60，因此複數引線512會並排設置。如圖6所示，當該互容式掃描電路60執行一互電容掃描程序，將驅動訊號輸出至引線512，如該引線512對應的驅動電極511有觸碰物件40觸碰，則自該感應電極513所接收到的一互電容感應訊號的互電容數值為：Cf並聯Cp；其中Cf為觸碰物件40與該驅動電極511之間的耦合電容、Cp為該驅動電極511與該感應電極513之間的耦合電容，藉由該互電容數值識別該觸碰物件的位置。然而，由於該複數引線512並排，會於互電容掃描期間會彼此干擾，因此，該單層電容式觸控面板50進一步於兩相鄰的電極組51之間設置一條屏蔽線52，而且令各該屏蔽線52連接至一接地端GND，避免並排該複數引線512彼此干擾。

如圖5所示的單層電容式觸控面板50通常亦可供一自容式掃描電路(圖中未示)連接使用，但必須改變自容式掃描電路的接收電路結構(圖中未示)。如圖7所示，當輸出一驅動訊號至其中一引線512傳送至該引線512對應的驅動電極511後，再自該引線512接收一自電容感應訊號，如該驅動電極511上有觸碰物件40觸碰，則該自電容感應訊號為：Cf+Cs+Cp’，其中Cs為該驅動電極511對地的電容，Cp’是與該引線512並排的接地屏蔽線52之間耦合電容，相較自一未具有接地屏蔽線52的單層電容式觸控面板中獲得的自電容感應訊號Cf+Cs，明顯增加Cp’電容數值。因此，若不更動如圖5所示的單層電容式觸控面板50結構，且欲連接該自容式掃描電路使用，則該自容式掃描電路之接收電路的補償電容必須加大，當自容式掃描電路以積體電路實現，則欲加大補償電容勢必需佔據更大積體電路佈局面積，相對提高製作成本。是以，目前的單層電容式觸控面板無法供該自容式掃描電路及該互容式掃描路共用之，有必要進一步改良之。

有鑑於上述技術問題，本發明主要目的係提供一種不必修改自容式掃描電路之接收電路的單層電容式觸控面板之掃描方法，可於自容掃描程序或互容掃描程序下順利識別觸碰物件位置。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該單層電容式觸控面板設有複數電極組及複數個屏蔽單元，各該屏蔽單元係分別位於兩相鄰的電極組之間，且該電極組及該屏蔽單元分別電連接至一控制器，各該電極組係包含有n個驅動電極、n條連接至對應該驅動電極的引線及m個感應電極，該感應電極係鄰近所對應的該驅動電極；其中上述單層電容式觸控面板之掃描方法係包括一自容式掃描程序及一互容式掃描程序；其中： 當執行該自容式掃描程序，該控制器經由一第一驅動訊號來驅動該電極組時，同時輸出該第一驅動訊號至該屏蔽單元，再接收被驅動之該電極組的電容感應訊號；及當執行該互容式掃描程序，該控制器經由一第二驅動訊號來驅動該電極組時，令該屏蔽單元接地，再接收該電極組的電容感應訊號。

上述掃描方法係主要令該單層電容式觸控面板的該複數屏蔽單元於執行該互容掃描程序時先予以接地，而當切換至該自容掃描程序時，該複數屏蔽單元不再接地，且同時接收輸出至其中一電極組的該第一驅動訊號，如此於執行該自容掃描程序時，不因接地的屏蔽單元而造成過大的自電容感應訊號；是以，使用本發明掃描方法的單層電容式觸控面板，不必改變其接收電路結構，可於該互容掃描程序及自容掃描程序中獲得準確的互電感應訊號及自電容感應訊號來識別觸碰物件的位置。

欲達上述目的所使用的另一主要技術手段係令該單層電容式觸控面板之掃描裝置包含有：一基板，係設有複數電極組及複數個屏蔽單元，各該屏蔽單元係分別位於兩相鄰的電極組之間，且各電極組包含有n個驅動電極、n條並排且連接至對應驅動電極的引線及m個感應電極；及一控制器，係連接至該電極組及該屏蔽單元，並包含一自容式掃描程序，且當該控制器執行該自容式掃描程序，係經由一第一驅動訊號來驅動該電極組時，同時輸出該第一驅動訊號至該屏蔽單元，再接收被驅動之該電極組的電容感應訊號。

上述掃描裝置係主要令該控制器於該自容掃描程序時，該複數屏蔽單元不再接地，且同時接收輸出至其中一電極組的該第一驅動訊號，如此於執行該自容掃描程序時，接收該第一驅動訊號的該引線與其並排的屏蔽單元之 間將不會產生耦合電容，因此，不會造成過大的自感應電容值；是以，使用本發明掃描方法的單層電容式觸控面板，不必改變其接收電路結構，可適用自容掃描程序中獲得準確的互電容值及自電容值來識別觸碰物件的位置。

10‧‧‧基板

101‧‧‧表面

20a~20f‧‧‧電極組

21‧‧‧驅動電極

211‧‧‧引線

22‧‧‧感應電極

221‧‧‧開口

23‧‧‧屏蔽單元

30‧‧‧控制器

31‧‧‧自容式掃描單元

32‧‧‧互容式掃描單元

33‧‧‧切換單元

331‧‧‧切換開關

34‧‧‧處理單元

40‧‧‧觸碰物件

50‧‧‧單層電容式觸控面板

51‧‧‧電極組

511‧‧‧驅動電極

512‧‧‧引線

513‧‧‧感應電極

52‧‧‧屏蔽線

60‧‧‧互容式掃描單元

圖1：本發明之一單層電容式觸控面板的一較佳實施例的結構示意圖。

圖2：本發明之一控制器的功能方塊圖。

圖3-1A：本發明之一控制器執行一種不同自容式掃描程序的驅動時序圖。

圖3-2A：對應圖3-1A的接收時序圖。

圖3-1B：本發明之一控制器執行另一種不同自容式掃描程序的驅動時序圖。

圖3-2B：對應圖3-1B的接收時序圖。

圖3-1C：本發明之一控制器執行又一種不同自容式掃描程序的驅動時序圖。

圖3-2C：對應圖3-1C的接收時序圖。

圖4：本發明之一控制器執行一種互容式掃描程序的驅動及接收訊號時序圖。

圖5：既有之一單層電容式觸控面板及其互容式掃描電路的示意圖。

圖6：圖5的其中一驅動電極獲得互電容感應訊號的示意圖。

圖7：圖5的其中一驅動電極獲得自電容感應訊號的示意圖。

本發明係提供一種單層電容式觸控面板之掃描方法及裝置，令單層電容式觸控面板可在不同掃描程序下獲得準確的電容值，提高其識別觸碰物件位置的準確度，以下謹以不同實施例說明本發明技術內容。

首先請參閱圖1及圖2所示，係為單層電容式觸控面板的結構，其包含有一基板10及一控制器30；其中該基板10的其中一表面101上設有複數電極組20a~20f及複數個屏蔽單元23，各該屏蔽單元23係分別位於兩相鄰的電極組20a/20b、20b/20c、20c/20d、20d/20e、20e/20f之間，且各電極組20a~20f包含有n個驅動電極21、n條並排且連接至對應驅動電極21的引線211及m個感應電極22，該感應電極22係鄰近所對應的該驅動電極21。具體而言，該複數電極組20a~20f係沿著第一方向X平行排列，其中該複數引線211及該複數屏蔽單元23亦沿著第一方向X平行排列，各屏蔽單元23可為長條形，其寬度可與各引線211相同或不同。其中各電極組20a~20f的屏蔽單元23係與其最外側的一條引線211相鄰。如圖1所示，係為一種單層電容式觸控面板的結構，各電極組20a~20f係包含複數驅動電極21及一感應電極22(m=1)，該複數驅動電極21係沿著第二方向Y排列，而該感應電極22則圍繞該複數驅動電極21，且對應各驅動電極21與其引線211位置形成有一開口221，以供該引線211通過該開口221與其對應的該驅動電極21連接。

該控制器30則連接至該電極組20a~20f的各該引線211、感應電極22及各該屏蔽單元23，並包含一自容式掃描程序；其中：當該控制器30執行該自容式掃描程序，係經由一第一驅動訊號來驅動該電極組20a~20f時，如圖3-1A至圖3-2C所示，同時輸出該第一驅動訊號至該屏蔽單元23，再接收被驅動之該電極組20a~20f的電容感應訊號。又該控制器可進一步包含有一互容式掃描程序，且當該控制器30執行該互容式掃描程序，如圖4所示，係經由一第二驅動訊號來驅動該電極組20a~20f，同時令該屏蔽單元23接地，再接收該電極組的電容感應訊號20a~20f。其中該第一驅動訊號的電壓可較該第二驅動訊號為低，亦或該第一驅動訊號與該第二驅動訊號的電壓、頻率、相位均相同。

上述控制器30係包含有一自容式掃描單元31、一互容式掃描單元32、一切換單元33及一處理單元34。該處理單元34係連接至該自容式掃描單元 31、該互容式掃描單元32及該切換單元33。當該處理單元34執行該自容式掃描程序時，該自容式掃描單元31可切換地連接至該n條引線211；當該處理單元34執行該互容式掃描程序時，該互容式掃描單元32可切換地連接至該n條引線211及該m條感應電極22。該屏蔽單元23係可切換地經由該切換單元33連接至該自容式掃描單元31或一接地端GND。較佳地，該切換單元33係包含有m個切換開關331，以分別連接該m個屏蔽單元23及自容式掃描單元31。當該處理單元34執行該自容式掃描程序時，控制該切換單元33的複數切換開關331，將該屏蔽單元23切換連接至該自容式掃描單元31，由該自容式掃描單元31對該屏蔽單元23輸出該第一驅動訊號，如圖3-1A至圖3-2C所示；而當該處理單元34執行該互容式掃描程序時，輸出該第二驅動訊號，並同時控制該切換單元33的複數切換開關331，將各該屏蔽單元23切換連接至接地端GND。

請參閱圖2及圖3-1A所示，係為上述該控制器30的該處理單元34執行的其中一種自容式掃描程序，以該電極組21a為例，該處理單元34控制該自容式掃描單元31輸出該第一驅動訊號至該電極組中第k個驅動電極21的引線211，並同時輸出該第一驅動訊號至第k-1個驅動電極21的引線211及與該電極組20a的該屏蔽單元23；其中1<k n；接著，該自容式掃描單元31接收該第k個驅動電極21的該電容感應訊號。意即，當該自容式掃描單元31欲獲得第k個驅動電極21的該電容感應訊號時，係同時輸出第一驅動訊號至該第k個驅動電極21及其前一個驅動電極21的引線211及該屏蔽單元23(如圖3-1A的TX4、TX5及S1)。以圖1所示，各電極組20a~20f包含5個驅動電極21(n=5)，當該控制器30欲得該第一電極組20a的第5個驅動電極21(如圖3-1A的TX5)的電容感應訊號(k=5)，則該處理器34控制該自容式掃描單元31輸出該第一驅動訊號至第4個及第5個驅動電極21(如圖3-1A的TX4、TX5)，以及與該第5個驅動電極21的引線211相鄰的該屏蔽單元23(如圖3-1A的S1)；由於該第5個驅動電極21及其引線211的電位係與其兩相 鄰的該第4個驅動電極21及其引線211與該屏蔽單元23相同，故所接收的電容感應訊號將不包含該第5個驅動電極21的引線211對其兩相鄰第4個驅動電極21的引線211及該屏蔽單元23之間的耦合電容量。如圖2所示，若觸碰物件40觸碰該第一電極組20a的該第5個驅動電極21，則該第5個驅動電極21所接收的電容感應訊號相較該其它驅動電極21所接收的電容感應訊號的變化較大，如圖3-2A的TX5。

再請配合參閱圖3-1B所示，係為上述該控制器30的該處理單元34執行的另一種自容式掃描程序，同樣以該電極組20a為例，當該自容式掃描單元31欲獲得第k個驅動電極21的該電容感應訊號時，同時輸出該第一驅動訊號至該第k個驅動電極21的引線211及其前一個、後一個驅動電極21的引線211及該屏蔽單元23(如圖3-1B的TX3、TX4、TX5、S1)，其中1 k<n。如此，對於各電極組20a~20f包含5個驅動電極21(n=5)的例示來說，該第5個驅動電極21為最靠近該屏蔽單元23的一個驅動電極21，當提供該第一驅動訊號予該第5個驅動電極21時，亦同時將該第一驅動訊號提供給該第4個驅動電極21及該屏蔽單元23(如圖3-1B的S1)，使該屏蔽單元23與該第4、5個驅動電極21的引線211電位相同，故所接收的電容感應訊號同樣不包含第5個驅動電極21的引線211對其兩相鄰第4個驅動電極21的引線211及該屏蔽單元23之間的耦合電容量。如圖3-2A的TX5，圖3-2B的TX5的電容感應訊號的變化亦較大。

再請配合參閱圖3-1C所示，係為上述該控制器30的該處理單元34執行的又一種自容式掃描程序，當該自容式掃描單元31欲獲得任一個驅動電極21的該電容感應訊號時，同時輸出第一驅動訊號至全部驅動電極21及該屏蔽單元23(如圖3-1C的TX1~TX5及S1)，令該其它驅動電極21及其引線211與該屏蔽單元23的電位均相同，令所接收的電容感應訊號同樣不包含第k個驅動電極21的引 線211與其它驅動電極21的引線211及該屏蔽單元23之間的耦合電容量。如圖3-2A的TX5，圖3-2C的TX5的電容感應訊號的變化亦較大。

請參閱圖2及圖4所示，係為上述該控制器30的該處理單元34執行的又一種互容式掃描程序，即依序對各電極組20a~20f的各驅動電極21輸出一驅動訊號，再接收該電極組20a~20f之接收電極22的電容感應訊號。於執行該互容式掃描程序時，各屏蔽單元23係由該處理器34控制其切換開關331切換至接地端GND，以便在各電極組20a~20f之間形成屏蔽。如圖2所示，若觸碰物件40觸碰第一電極組20a的第5個驅動電極21，則僅於驅動第5個驅動電極21後接收與該第5個驅動電極21耦合的接收電極R1的電容感應訊號，且該電容感應訊號的數值同樣較高，以識別觸碰物件的位置係位於第一組電極組20a的第5個驅動電極21處。

綜上所述，本發明掃描方法包括該自容式掃描程序及該互容式掃描程序。當執行該自容式掃描程序，該控制器經由該第一驅動訊號來驅動該電極組時，同時輸出該第一驅動訊號至該屏蔽單元，再接收被驅動之該電極組的電容感應訊號。而當執行該互容式掃描程序，該控制器經由該第二驅動訊號來驅動該電極組時，同時令該屏蔽單元接地，再接收該電極組的電容感應訊號。如此一來，在執行該互容掃描程序時先將單層電容式觸控面板的該複數屏蔽單元予以接地，可使各電極組之間形成屏蔽，以避免相鄰電極組之間的干擾；而於執行該自容掃描程序時，因該複數屏蔽單元不再接地，且同時接收輸出至其中一電極組的該第一驅動訊號，使得接收該第一驅動訊號的該電極組的引線與其並排的屏蔽單元之間將不會產生耦合電容，而不再因接地的屏蔽單元而造成過大的自感應電容值；是以，使用本發明掃描方法的單層電容式觸控面板，不必改變其接收電路結構，可於該互容掃描程序及自容掃描程序中獲得準確的互電容值及自電容值來識別觸碰物件的位置。

10‧‧‧基板

20a、20f‧‧‧電極組

21‧‧‧驅動電極

211‧‧‧引線

22‧‧‧感應電極

23‧‧‧屏蔽單元

30‧‧‧控制器

31‧‧‧自容式掃描單元

32‧‧‧互容式掃描單元

33‧‧‧切換單元

331‧‧‧切換開關

34‧‧‧處理單元

40‧‧‧觸碰物件

Claims (14)

1. 一種單層電容式觸控面板之掃描方法，其中該單層電容式觸控面板設有複數電極組及複數個屏蔽單元，各該屏蔽單元係分別位於兩相鄰的電極組之間，且該電極組及該屏蔽單元分別電連接至一控制器，各該電極組係包含有n個驅動電極、n條連接至對應該驅動電極的引線及m個感應電極，該感應電極係鄰近所對應的該驅動電極；其中該掃描方法係包括一自容式掃描程序及一互容式掃描程序；其中：當執行該自容式掃描程序，該控制器經由一第一驅動訊號來驅動該電極組時，同時輸出該第一驅動訊號至該屏蔽單元，再接收被驅動之該電極組的電容感應訊號；及當執行該互容式掃描程序，該控制器經由一第二驅動訊號來驅動該電極組時，令該屏蔽單元接地，再接收與該電極組耦合的電容感應訊號。
2. 如請求項1所述之掃描方法，當執行該自容式掃描程序，該控制器輸出該第一驅動訊號至該電極組中第k個驅動電極的引線，同時輸出該第一驅動訊號至第k-1個驅動電極的引線；其中1<k n，再接收該第k個驅動電極的該電容感應訊號。
3. 如請求項2所述之掃描方法，當執行該自容式掃描程序，該控制器輸出該第一驅動訊號至該電極組中第k個驅動電極的引線，同時輸出該第一驅動訊號至第k+1個驅動電極的引線，其中1 k<n，再接收該第k個驅動電極的該電容感應訊號。
4. 如請求項1所述之掃描方法，當執行該自容式掃描程序，該控制器輸出該第一驅動訊號至該n條引線及該屏蔽單元，再接收其中一條驅動電極的該電容感應訊號。
5. 如請求項1至4中任一項所述之掃描方法，其中該第一驅動訊號的電壓較該第二驅動訊號為低。
6. 如請求項1至4中任一項所述之掃描方法，其中該第一驅動訊號與該第二驅動訊號的電壓、頻率、相位均相同。
7. 一種單層電容式觸控面板之掃描裝置，包括：一基板，係設有複數電極組及複數個屏蔽單元，各該屏蔽單元係分別位於兩相鄰的電極組之間，且各電極組包含有n個驅動電極、n條並排且連接至對應驅動電極的引線及m個感應電極；及一控制器，係連接至該電極組及該屏蔽單元，並包含一自容式掃描程序，當該控制器執行該自容式掃描程序，係經由一第一驅動訊號來驅動該電極組時，同時輸出該第一驅動訊號至該屏蔽單元，再接收被驅動之該電極組的電容感應訊號。
8. 如請求項7所述之掃描裝置，該控制器進一步包含一互容式掃描程序，且當該控制器執行該互容式掃描程序，係經由一第二驅動訊號來驅動該電極組時，令該屏蔽單元接地，再接收與該電極組耦合的電容感應訊號。
9. 如請求項8所述之掃描裝置，該控制器係進一步包含：一自容式掃描單元，係可切換地連接至該n條引線；一互容式掃描單元；係可切換地連接至該n條引線及該m條感應電極；一切換單元，係連接至該屏蔽單元，並可切換地連接該自容式掃描單元或一接地端；及一處理單元，係連接至該自容式掃描單元、該互容式掃描單元及該切換單元；其中：當該處理單元執行該自容式掃描程序時，該切換單元係將該屏蔽單元切換連接至該自容式掃描單元，以輸出該第一驅動訊號； 當該處理單元執行該互容式掃描程序時，該互容式掃描單元係輸出該第二驅動訊號，且該切換單元將該屏蔽單元切換連接至該接地端。
10. 如請求項9所述之掃描裝置，上述該處理單元執行該自容式掃描程序，該自容式掃描單元輸出該第一驅動訊號至該電極組中第k個驅動電極的引線，同時輸出該第一驅動訊號至第k-1個驅動電極的引線；其中1<k n，再接收該第k個驅動電極的該電容感應訊號。
11. 如請求項10所述之掃描裝置，上述該處理單元執行該自容式掃描程序，該自容式掃描單元輸出該第一驅動訊號至該電極組中第k個驅動電極的引線，同時輸出該第一驅動訊號至第k+1個驅動電極的引線，其中1 k<n，再接收該k個驅動電極的該電容感應訊號。
12. 如請求項9所述之掃描裝置，上述該處理單元執行該自容式掃描程序，該自容式掃描單元該第一驅動訊號至該n條引線及該屏蔽單元，再接收其中一條驅動電極的該電容感應訊號。
13. 如請求項8至12中任一項所述之掃描裝置，其中該第一驅動訊號的電壓較該第二驅動訊號為低。
14. 如請求項8至12中任一項所述之掃描裝置，其中該第一驅動訊號與該第二驅動訊號的電壓、頻率、相位均相同。