TWI581166B - 電容性觸控裝置及其電容觸控面板的偵測方法 - Google Patents

Description

電容性觸控裝置及其電容觸控面板的偵測方法

本發明是有關於一種觸控裝置，且特別是有關於一種電容性觸控裝置及其電容觸控面板的偵測方法。

隨著資訊技術、無線行動通訊和資訊家電的快速發展與應用，為了達到攜帶便利、體積輕巧化以及操作人性化的目的，許多電子裝置已由傳統之鍵盤或滑鼠等輸入裝置，轉變為使用觸控面板（Touch Panel）作為輸入裝置。目前的觸控面板大致可分為電容觸控面板以及電阻觸控面板，其中電容觸控面板之感測效果較佳，因此成為現今觸控面板之主流。

然而，電容觸控面板是透過觸控電極的電容值變化來偵測觸控點，其中電容觸控面板的電性會受製程及堆疊結構的影響。當電容觸控面板的等效電容值變化過低時，可能會無法正確地偵測到觸控點。因此，如何在電容觸控面板的等效電容值變化過低時仍能正確地偵測到觸控點則是發展觸控面板的一大重點。

本發明提供一種電容性觸控裝置及其電容觸控面板的偵測方法，可提高手指或觸控筆進行觸控時觸控電極的電容值變化量。

本發明的電容性觸控裝置，包括多個觸控電極、一偵測單元、多個切換單元及一觸控點判斷單元。偵測單元用以偵測這些觸控電極後提供多個電容值。這些切換單元耦接偵測單元及這些觸控電極，並且接收一接地電壓。這些切換單元將偵測單元與這些觸控電極耦接，並且將接地電壓提供至未耦接偵測單元的這些觸控電極。觸控點判斷單元耦接偵測單元，以依據這些電容值判斷這些觸控電極是否被觸控，並且對應地提供一觸控資訊。

本發明的電容觸控面板的偵測方法，其中電容觸控面板位於一電容性觸控裝置，偵測方法包括下列步驟。透過多個切換單元將一偵測單元與多個觸控電極耦接，並且透過這些切換單元將一接地電壓提供至未耦接偵測單元的這些觸控電極。透過偵測單元偵測這些觸控電極後提供多個電容值。透過一觸控點判斷單元且依據這些電容值判斷這些觸控電極是否被觸控，且依據這些觸控電極是否被觸控對應地提供一觸控資訊。

基於上述，本發明實施例的電容性觸控裝置及其電容觸控面板的偵測方法，將未耦接偵測單元的這些觸控電極耦接至接地電壓，以使進行觸控的手指或觸控筆與接地的觸控電極形成等效電容。藉此，可提高手指或觸控筆進行觸控時觸控電極的電容值變化量。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為依據本發明一實施例的電容性觸控裝置的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，電容性觸控裝置100例如包括電性觸控面板110、多個切換單元120_1~120_x、偵測單元130及觸控點判斷單元140，其中電性觸控面板110具有陣列排列的多個觸控電極TE，並且各個觸控電極TE對應一個切換單元（如120_1~120_x），亦即x為一正整數且等於觸控電極TE的數量。

各個切換單元（如120_1~120_x）耦接偵測單元130及觸控電極TE的其中之一，並且接收接地電壓GND。當電性觸控面板110進行掃描時，至少一切換單元（如120_1~120_x）將偵測單元130與對應的觸控電極TE耦接，並且其餘的切換單元（如120_1~120_x）將接地電壓GND提供至對應的觸控電極TE，亦即未耦接偵測單元130的觸控電極TE會耦接至接地電壓GND；當電性觸控面板110不進行掃描時（亦即處於閒置狀態），切換單元120_1~120_x可將接地電壓GND提供至所有的觸控電極TE，或者使所有的觸控電極TE處於浮接狀態，此可依據本領域通常知識者而定。

當偵測單元130耦接至觸控電極TE後，會偵測所耦接的觸控電極TE，並且在偵測完畢後提供多個位元(bit)的邏輯值VLC以代表觸控電極TE當下的等效電容值，亦即各個觸控電極TE會對應一個邏輯值VLC。觸控點判斷單元140耦接偵測單元130，以接收所有觸控電極TE對應的邏輯值VLC，並且當觸控點判斷單元140接收完所有觸控電極TE對應的邏輯值VLC時，會依據這些邏輯值VLC所代表的電容值判斷觸控電極TE是否被觸控，並且對應地提供觸控資訊Itou。

圖2A及圖2B為依據本發明一實施例的觸控電極未觸控時的等效電容示意圖。圖3A及圖3B為依據本發明一實施例的觸控電極被觸控時的等效電容示意圖。請參照圖1、圖2A、圖2B、圖3A及圖3B，在本實施例中，假設偵測單元130例如包括一個類比數位轉換器，並且切換單元120_1~120_x將類比數位轉換器依序與觸控電極TE耦接。接著，類比數位轉換器偵測觸控電極的其中之一後，提供對應的邏輯值VLC至觸控點判斷單元140。

請參照圖2A、圖2B、圖3A及圖3B，在此以五個觸控電極TE1~TE5作說明。當手指FG（或觸控筆）未碰觸耦接至偵測單元130的觸控電極TE時（在此以觸控電極TE3為例），觸控電極TE3與接地電壓GND之間存在等效電容Cge，且未形成其他等效電容，亦即偵測單元130只會偵測到等效電容Cge的電容值；當手指（或觸控筆）碰觸耦接至偵測單元130的觸控電極TE3時，除了等效電容Cge之外，觸控電極TE1~TE5與手指FG之間也會形成等效電容Cfe1~Cfe5，並且手指FG與接地電GND之間也會形成等效電容Cfg，亦即偵測單元130偵測到的電容值為Cge+(Cfe3//(Cfg+Cfe1+Cfe2+Cfe4+Cfe5))，其中觸控電極TE3的電容值變化量即為Cfe3//(Cfg+Cfe1+Cfe2 +Cfe4+Cfe5)。

圖4A及圖4B為觸控電極被觸控時觸控電極同時偵測的等效電容示意圖。請參照圖4A及圖4B，在本實施例中，假設所有的觸控電極TE會同時被偵測，亦即沒有觸控電極TE會被接地。此時，各個觸控電極TE會呈現電性獨立，因此在觸控電極TE被手指FG（或觸控筆）碰觸時，觸控電極TE與手指FG之間形成等效電容Cfe，且手指FG與接地電GND之間形成等效電容Cfg，亦即偵測單元130偵測到的電容值為Cge+Cfe//Cfg，觸控電極TE的電容值變化量即為Cfe//Cfg。其中，電容值Cfe會大致等於電容值Cfe3。

請參照圖3A、圖3B、圖4A及圖4B，由於Cfg+Cfe1+Cfe2+Cfe4+Cfe5會大於Cfg，因此Cfe3//(Cfg+Cfe1+Cfe2+Cfe4+Cfe5)會大於Cfe//Cfg，亦即將其餘觸控電極接地所偵測到的電容值變化量會高於未將其餘觸控電極接地所偵測到的電容值變化量。藉此，可強化觸控裝置的觸控靈敏度及觸控點的辨識度。

在上述實施例中，偵測單元130例如包括一個類比數位轉換器，但在其他實施例中，偵測單元130可包括多個類比數位轉換器，以同時偵測多個觸控電極TE後提供對應的邏輯值VLC，但未偵測的觸控電極TE則耦接至接地電壓GND。藉此，可降低類比數位轉換器的數量以降低電容性觸控裝置的硬體成本。

圖5為依據本發明一實施例的電容觸控面板的群組化示意圖。請參照圖1及圖5，在本實施例中，電容觸控面板上的觸控電極TE被分別多個群組（如GP1~GP4），而各個群組（如GP1~GP4）的觸控電極TE可獨立偵測，其偵測方式可參照圖1、圖2A、圖2B、圖3A及圖3B的實施例所述，換言之，各個群組（如GP1~GP4）是對應n個類比數位轉換器，其中n為一正整數。當各個群組（如GP1~GP4）是對應一個類比數位轉換器，則各個群組（如GP1~GP4）中一次會偵測一個觸控電極TE；當各個群組（如GP1~GP4）是對應二個類比數位轉換器，則各個群組（如GP1~GP4）中一次會偵測二個觸控電極TE，其餘則以此類推。

此外，各個群組（如GP1~GP4）的掃描可以同步，亦即各個群組（如GP1~GP4）的觸控電極TE的偵測方向可以為完全相同，亦即各個群組（如GP1~GP4）的觸控電極TE的偵測方向可以由圖式左上角呈Z型或N型同步掃描至右下角。反之，各個群組（如GP1~GP4）的掃描可以不同步，亦即各個群組（如GP1~GP4）的觸控電極TE的偵測方向可以不完全相同，亦即各個群組（如GP1~GP4）的觸控電極TE的偵測方向及起始位置可以自由設定，本發明實施例不以此為限。當各個群組（如GP1~GP4）的掃描同步變化時，被偵測的觸控電極TE的等效電容結構會大致相同，以勻化電容觸控面板（如110）的電容分佈。

圖6為依據本發明一實施例的切換單元的電路示意圖。請參照圖1及圖6，在本實施例中，各個切換單元120a例如包括第一開關SW1及第二開關SW2。第一開關SW1接收開關信號SC1，且耦接於對應的觸控電極TE與偵測單元130a的類比數位轉換器ADC1之間。第二開關SW2接收開關信號SC2，且耦接於對應的觸控電極TE與接地電壓GND之間。其中，第一開關SW1與第二開關SW2至少其一為截止，並且開關信號SC1及SC2可由觸控點判斷單元140或者由額外的控制電路所提供，此可依據本領域通常知識者而定。

圖7為依據本發明一實施例的電容觸控面板的偵測方法的流程圖。請參照圖7，在本實施例中，電容觸控面板位於一電容性觸控裝置，並且偵測方法包括下列步驟。首先，透過多個切換單元將一偵測單元與多個觸控電極耦接，並且透過這些切換單元將一接地電壓提供至未耦接偵測單元的這些觸控電極（步驟S710）。接著，透過偵測單元偵測這些觸控電極後提供多個電容值（步驟S710）。最後，透過一觸控點判斷單元且依據這些電容值判斷這些觸控電極是否被觸控，且依據這些觸控電極是否被觸控對應地提供一觸控資訊。其中，步驟S710、S720及S730的順序為用以說明，本發明實施例不以此為限。並且，步驟S710、S720及S730的細節可參照圖1、圖2A、圖2B、圖3A及圖3B、圖5及圖6實施例所述，在此則不再贅述。

綜上所述，本發明實施例的電容性觸控裝置及其電容觸控面板的偵測方法，將未耦接偵測單元的這些觸控電極耦接至接地電壓，以使進行觸控的手指或觸控筆與接地的觸控電極形成等效電容。藉此，可提高手指或觸控筆進行觸控時觸控電極的電容值變化量，進而強化觸控裝置的觸控靈敏度及觸控點的辨識度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電容性觸控裝置
110‧‧‧電性觸控面板
120_1~120_x、120a‧‧‧切換單元
130、130a‧‧‧偵測單元
140‧‧‧觸控點判斷單元
ADC1‧‧‧類比數位轉換器
Cge、Cfe、Cfe1~Cfe5‧‧‧等效電容
FG‧‧‧手指
GND‧‧‧接地電壓
GP1~GP4‧‧‧群組
Itou‧‧‧觸控資訊
SC1、SC2‧‧‧開關信號
SW1‧‧‧第一開關
SW2‧‧‧第二開關
TE、TE1~TE5‧‧‧觸控電極
VLC‧‧‧邏輯值
S710、S720、S730‧‧‧步驟

圖1為依據本發明一實施例的電容性觸控裝置的系統示意圖。 圖2A及圖2B為依據本發明一實施例的觸控電極未觸控時的等效電容示意圖。 圖3A及圖3B為依據本發明一實施例的觸控電極被觸控時的等效電容示意圖。 圖4A及圖4B為觸控電極被觸控時其餘觸控電極未耦接接地電壓的等效電容示意圖。 圖5為依據本發明一實施例的電容觸控面板的群組化示意圖。 圖6為依據本發明一實施例的切換單元的電路示意圖。 圖7為依據本發明一實施例的電容觸控面板的偵測方法的流程圖。

100‧‧‧電容性觸控裝置

110‧‧‧電性觸控面板

120_1~120_x‧‧‧切換單元

130‧‧‧偵測單元

140‧‧‧觸控點判斷單元

GND‧‧‧接地電壓

Itou‧‧‧觸控資訊

TE‧‧‧觸控電極

VLC‧‧‧邏輯值

Claims (15)

1. 一種電容性觸控裝置，包括： 多個觸控電極； 一偵測單元，用以偵測該些觸控電極後提供多個電容值； 多個切換單元，耦接該偵測單元及該些觸控電極，並且接收一接地電壓，其中該些切換單元將該偵測單元與該些觸控電極耦接，並且將該接地電壓提供至未耦接該偵測單元的該些觸控電極；以及 一觸控點判斷單元，耦接該偵測單元，以依據該些電容值判斷該些觸控電極是否被觸控，並且對應地提供一觸控資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電容性觸控裝置，其中該些觸控電極是以陣列排列。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電容性觸控裝置，其中該偵測單元包括一類比數位轉換器，該些切換單元將該類比數位轉換器依序與該些觸控電極耦接，並且該類比數位轉換器偵測該些觸控電極的其中之一後提供對應的電容值。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電容性觸控裝置，其中該偵測單元包括多個類比數位轉換器，用以分別偵測對應的觸控電極後提供對應的電容值。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電容性觸控裝置，其中該些觸控電極分為多個群組，並且各該些群組對應n個類比數位轉換器，其中n為一正整數。
6. 如申請專利範圍第5項所述的電容性觸控裝置，其中各該些群組的該些觸控電極的偵測方向為完全相同。
7. 如申請專利範圍第5項所述的電容性觸控裝置，其中各該些群組的該些觸控電極的偵測方向為不完全相同。
8. 如申請專利範圍第1項所述的電容性觸控裝置，其中各該些切換單元包括： 一第一開關，耦接於對應的觸控電極與該偵測單元之間；以及 一第二開關，耦接於對應的觸控電極與該接地電壓之間； 其中，該第一開關與該第二開關至少其一為截止。
9. 一種電容觸控面板的偵測方法，其中該電容觸控面板位於一電容性觸控裝置，該偵測方法包括： 透過多個切換單元將一偵測單元與多個觸控電極耦接，並且透過該些切換單元將一接地電壓提供至未耦接該偵測單元的該些觸控電極； 透過該偵測單元偵測該些觸控電極後提供多個電容值；以及 透過一觸控點判斷單元且依據該些電容值判斷該些觸控電極是否被觸控，且依據該些觸控電極是否被觸控對應地提供一觸控資訊。
10. 如申請專利範圍第9項所述的電容觸控面板的偵測方法，其中該些觸控電極是以陣列排列。
11. 如申請專利範圍第9項所述的電容觸控面板的偵測方法，其中該偵測單元包括一類比數位轉換器，並且透過該偵測單元偵測該些觸控電極後提供多個電容值的步驟包括： 透過該些切換單元將該類比數位轉換器依序與該些觸控電極耦接；以及 透過該類比數位轉換器偵測該些觸控電極的其中之一後提供對應的電容值。
12. 如申請專利範圍第9項所述的電容觸控面板的偵測方法，其中該偵測單元包括多個類比數位轉換器，並且透過該偵測單元偵測該些觸控電極後提供多個電容值的步驟包括： 透過該些類比數位轉換器分別偵測對應的觸控電極後提供對應的電容值。
13. 如申請專利範圍第12項所述的電容觸控面板的偵測方法，其中該些觸控電極分為多個群組，並且各該些群組對應n個類比數位轉換器，其中n為一正整數。
14. 如申請專利範圍第13項所述的電容觸控面板的偵測方法，其中各該些群組的該些觸控電極的偵測方向為完全相同。
15. 如申請專利範圍第13項所述的電容觸控面板的偵測方法，其中各該些群組的該些觸控電極的偵測方向為不完全相同。