TWI623875B - 電容式觸控板及其偵測方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種電容式觸控板及其偵測方法，該電容式觸控板係包含有一板體以及複數感應單元；其中該板體的一側面具有一觸控區域；而該複數感應單元則相鄰設置在該板體之另一側面，並對應位於該觸控區域內，且該相鄰的感應單元之間保持有一間隙；其中各該感應單元係包含有複數交互電性絕緣交錯的第一及第二電極；如此，本發明相較於相同長寬比的先前技術電容式觸控板，不會有過長的第一或第二電極，可去除因同時多個觸控物件觸碰於同一條第一或第二電極，因觸控面積大而造成加倍的未共地效應的問題。
Description
本發明係關於一種電容式觸控板，尤指一種感應電極結構改良的電容式觸控板。
電容式觸控板係用以裝設於一電子裝置，作為該電子裝置的一輸入裝置用；如圖7所示，該電容式觸控板50係主要於一保護層51下方設置有單一感應單元52，再如圖8所示，該感應單元52係包含有複數第一電極521及複數第二電極522，再如圖9所示，該複數第一及第二電極521、522係相互電性絕緣交錯。
請參閱圖10所示，該電容式觸控板50會配合連接一外部控制器60，以構成一觸控模組，其中該控制器60係分別與各該第一電極521的一端以及與各該第二電極522的一端電性連接；當該控制器60依序輸出一驅動訊號至各該第一電極521後，可經由各該第二電極522接收其電容感應訊號，再依據電容感應訊號的變化判斷有無觸碰物件及其座標位置。
然而，該電子裝置容易會因組裝的差異性造成接地不良，而衍生出未共地效應(floating)的情況，對於習用之電容式觸控板50來說對抗未共地效應的能力較差，容易導致觸碰物件座標識別精準度下降的問題。此外，當使
用者自身與大地接觸不良並觸碰該電容式觸控板50時，亦會與該電容式觸控板50之間形成未共地效應，而影響手指與該電容式觸控板50之間的電容變化。
此外，對於有需要大尺寸電容式觸控板之特殊應用的電子裝置來說，由於大尺寸電容式觸控板會較小尺寸電容式觸控板，更容易遇到多個觸控物件同時位在同一電極上的情況，因為觸控物件與電極之間的耦合面積與未共地效應呈正相關，使得同時間多個觸控物件的接觸會讓原本未共地效應加倍影響習用之電容式觸控板50，使其座標識別精準度更差。
綜上所述，習用之電容式觸控板50有必要進一步改良，以解決因未共地效應所造成座標識別精準度差的問題。
有鑑於上述先前技術的電容式觸控面板的技術缺陷，本發明主要發明目的係提供一種電容式觸控板及其偵測方法，以克服前揭技術缺陷。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該電容式觸控板包含有一板體以及複數感應單元；其中該板體的一第一側面具有一觸控區域；而該複數感應單元則相鄰設置在該板體之一第二側面，並對應位於該觸控區域內，且該相鄰的感應單元之間保持有一間隙；其中該間隙係小於該二相鄰之第一電極或該二相鄰之第二電極之間的距離，且不小於一最小製程寬度30μm，且各該感應單元係包含有係沿一第一方向排列的複數第一電極，以及沿著不同於該第一方向的一第二方向排列的複數第二電極。
由上述說明可知，本發明的電容式觸控面板主要包含有間隔設置的複數個感應單元，且各該感應單元各自包含有沿著第一及第二方向排列的第一及第二電極；由於本發明的電容式觸控面板因具有複數感應單元，相較於相同長寬比的先前技術電容式觸控板來說，不會具有過長的第一或第二電極，
故可去除因同時多個觸控物件觸碰於同一條第一或第二電極，因觸控面積大而造成加倍的未共地效應的問題。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令上述電容式觸控板的偵測方法係包含有：依序驅動該不同之感應單元的至少一第一電極；其中，當該其中一感應單元的至少一第一電極被驅動時，同時將相鄰之該另一感應單元的第一電極連接至一參考訊號或接地；以及感測被驅動的該第一電極所對應的該複數第二電極的電容感應訊號。
由上述說明可知，本發明偵測方法係令各該感應單元的各該第一電極作為驅動電極用，而令各該第二電極作為感應電極用；由於本發明電容式觸控板具有複數感應單元，故本發明偵測方法係驅動兩相鄰感應單元其中之一的該第一電極時，將相鄰的另一感應單元的第一電極連接至一參考訊號或接地，避免相鄰感應單元的第一電極耦合電容的干擾，更進一步提高上述電容式觸控板的座標識別精準度。
10‧‧‧電容式觸控板
11‧‧‧板體
111‧‧‧第一側面
112‧‧‧第二側面
12‧‧‧觸控區域
20a、20b‧‧‧感應單元
21‧‧‧第一電極
22‧‧‧第二電極
23‧‧‧絕緣層
24‧‧‧連接線
30‧‧‧控制器
50‧‧‧電容式觸控板
51‧‧‧保護層
52‧‧‧感應單元
521‧‧‧第一電極
522‧‧‧第二電極
60‧‧‧控制器
圖1：本發明電容式觸控板之一立體分解圖。
圖2A：本發明電容式觸控板之一俯視平面圖。
圖2B：圖2A之A區域的一局部放大圖。
圖3：圖2A之一剖面圖。
圖4：本發明觸控模組之一連接示意圖。
圖5A：本發明電容式觸控板之一實施例的一平面示意圖。
圖5B：本發明電容式觸控板之另一實施例的一平面示意圖。
圖6A：本發明電容式觸控板之一實施例的一偵測示意圖。
圖6B：本發明電容式觸控板之另一實施例的一偵測示意圖。
圖6C：本發明電容式觸控板之又一實施例的一偵測示意圖。
圖6D：本發明電容式觸控板之再一實施例的一偵測示意圖。
圖7：先前技術之電容式觸控板之一立體分解圖。
圖8：先前技術之電容式觸控板之一俯視平面圖。
圖9：圖8之一剖面圖。
圖10：先前技術之觸控模組之一示意圖。
本發明係針對電容式觸控板的感應單元的電極進行改良，以下謹以實施例配合圖式詳細說明本發明的技術特徵及該些技術特徵為電容式觸控板帶來的功效。
首先請參閱圖1所示，係為本發明一電容式觸控板10的一實施例，該電容式觸控板10包含有一板體11以及複數感應單元20a、20b；其中該板體11為一個獨立的蓋板，亦或為一電子裝置的外殼。於本實施例中，該電容式觸控板10包含二個感應單元20a、20b，但感應單元數量並不以此為限，在其他實施例也可用大於二個的其他數量之感應單元達到本發明所欲完成之目的。再請配合圖2A所示，該板體11的一第一側面111具有供觸控物件操作之一觸控區域12，該複數感應單元20a、20b則相鄰設置在該板體11之一第二側面112，並對應位於該觸控區域12內，且如圖2B所示，該相鄰感應單元20a、20b之間保持有一間隙D。
再請同時參閱圖2A及圖3所示，各該感應單元20a、20b係包含有係沿一第一方向Y排列的複數第一電極21，以及沿著不同於該第一方向Y之
一第二方向X排列的複數第二電極22，如此該第一電極21及該第二電極22係相互交錯，各交錯處係構成一感應器S(sensor)。於本實施例中，該複數第一電極21與該複數第二電極22係堆疊形成在該板體11的該第二側面112，並於其二者之間係形成有一絕緣層23，使該第一及第二電極21、22電性絕緣；此外，本發明還可實現其它相似電性絕緣的結構，例如於該複數第一及第二電極21、22交錯處分別形成一絕緣層(圖中未示)，各該絕緣層同樣位於各該第一及第二電極21、22之間，如此亦同樣可確保該第一及第二電極21、22電性絕緣。單一絕緣層及該複數絕緣層僅為本發明的電性絕緣結構的例示性說明，並不以此為限。
請參閱圖2A及圖2B所示，於本實施例中，該電容式觸控板10的長度L大於寬度W，且長度方向對應於該第二方向X，而寬度方向對應於該第一方向Y。該複數感應單元20a、20b沿著該第二方向X並列設置，其中該感應單元20a、20b之間係保持有該間隙D；於本實施例中，如圖2A及2B所示，該間隙D係小於二相鄰之該第一電極21之間的間距W1，又稱為感應間距(sensor pitch)，且不小於一最小製程寬度30μm。因此，以本實施例的左、右二個感應單元20a、20b為例，如圖4所示，位於左邊的該感應單元20a的複數第一電極21在該第一方向Y上係分別對應右邊的該感應單元20b的複數第一電極21。
綜上所述，在本發明之大尺寸電容式觸控板10對應組設於筆記型電腦鍵盤下方區域之實施樣態中，當使用者經由該電容式觸控板10進行觸控操作時，由於本實施樣態之電容式觸控板10尺寸較大，導致使用者之手掌可能也同時觸碰到該觸控區域12，但本發明藉由在該觸控區域12內配置複數個感應單元，當手掌或多個手指接近或觸碰該電容式觸控板10時，手掌或多個手指容易對應到不同感應單元上的電極，而較不容易集中在同一個第一或第二電極21、22上；如此，即可減少因同時手掌或多個手指觸碰於同一條第一或第二電極21、22而造成未共地效應加劇的情形。
再請參閱圖4所示，本發明電容式觸控板10可進一步配合一外部控制器30，以構成一電容式觸控模組；其中各該感應單元20a、20b分別電連接至該控制器30，由該控制器30控制該電容式觸控板10係進行觸控物件的偵測及座標識別；再以本實施例的左、右二個感應單元20a、20b為例，各該感應單元20a、20b的複數第一電極21的一端係分別以一連接線24連接至該控制器30的對應端子，而該複第二電極22的一端亦同樣分別以另一連接線24連接至該控制器30的對應端子。
如圖5A所示，在一實施例中，令該感應單元20a、20b的各該第一電極21作為一驅動電極TX11~TX18、TX21~TX28用，而該感應單元20a、20b的各該第二電極22則作為一感測電極RX1~RX8、RX9~RX16用，當該控制器30執行一互電容偵測方法時，係依序驅動該感應單元20a、20b的各該第一電極TX11~TX18、TX21~TX28，再經由該感應單元20a、20b的各該第二電極RX1~RX8、RX9~RX16接收其電容感應訊號，之後依據電容感應訊號的變化判斷該觸控區域12是否有觸碰物件接近或碰觸，一旦判斷有觸碰物件接近或碰觸該觸控區域12，則進一步識別觸碰物件的座標位置。於本實施例中，當驅動該其中一感應單元20a之其中一第一電極TX11時，如圖6A所示，可以相同之驅動訊號Vdiv同時驅動相鄰的另一該感應單元20b的第一電極TX21；意即，同時提供該驅動訊號Vdiv予相鄰之該感應單元20a、20b的複數第一電極TX11、TX21，接著分別經由相鄰之該感應單元20a、20b的第二電極RX1~RX8、RX9~RX16接收其分別與該第一電極TX11、TX21之間形成的電容感應訊號。
如圖5B所示，在另一實施例中，亦可令該感應單元20a、20b的各該第一電極21作為感測電極RX11~RX18、RX21~RX28用，而該感應單元20a、20b的各該第二電極22則作為驅動電極TX1~TX8、TX9~TX16使用；在此一實施例中，當該控制器30執行一互電容偵測方法，係依序驅動該感應單元
20a、20b的各該第二電極TX1~TX8、TX9~TX16，再經由該感應單元20a、20b的各該第一電極RX11~RX18、RX21~RX28接收其分別與該第二電極TX1~TX8、TX9~TX161之間形成的電容感應訊號，之後依據電容感應訊號的變化判斷該觸控區域12有否出現觸碰物件，當判斷有觸碰物件的出現，則進一步識別該觸碰物件的座標位置。於本實施例中，位在相同該第一方向Y但不同感應單元20a、20b的該二個第一電極21，可分時或同時接收該電容感應訊號；舉例來說，當該感應單元20a的該第一電極RX11接收電容感應訊號時，與其相鄰之該感應單元20b的該第一電極RX21則可選擇同時或不同時接收感測該電容感應訊號。
為使前揭本發明的偵測方法獲得更精確的電容感應訊號，以圖5A為例，於依序驅動該感應單元20a、20b的該複數第一電極21的步驟中，配合圖6B所示，當該控制器30輸出該驅動訊號Vdiv予該感應單元20a的至少一第一電極TX11時，係同時將相鄰的該感應單元20b的第一電極TX21連接至一參考訊號Vref或接地GND，如此於後續感測被驅動的該第一電極TX11與所對應的該複數第二電極RX1~RX8之間的電容感應訊號時，可避免受到相鄰的該感應單元20b的第一電極TX21的耦合電容干擾，而影響所感測的電容感應訊號。此外，亦可如圖6C所示，將與被驅動之該第一電極TX11相鄰之該感應單元20b的多條或所有第一電極TX21~TX28分別連接至一固定電位準位的Vref或接地GND。又可再如圖6D所示，當該感應單元20a的該第一電極TX11被驅動時，進一步將該同一感應單元20a中未被驅動的該第一電極TX12~TX18連接至一固定電位準位的Vref或接地GND，且與被驅動之該第一電極TX11相鄰之該感應單元20b的多條或所有第一電極TX21~TX28也同時分別連接至一固定電位準位的Vref或接地GND。
綜上所述，本發明的電容式觸控面板主要在對應該觸控區域12的範圍內具有間隔設置的複數個感應單元20a、20b，且各該感應單元20a、20b
分別包含有沿著該第一方向Y及第二方向X排列的第一、第二電極21、22；由於本發明的電容式觸控面板藉由分區設置該複數感應單元，避免在接地不良的情況下多物件或大面積物件同時對相同電極產生過大耦合電容而影響到電容變化偵測的準確度，故可解決前先技術中未共地效應衍生出的問題。再者，本發明之偵測方法係於對該其中一感應單元20a的驅動電極進行驅動時，亦將相鄰的該另一感應單元20b的驅動電極連接至一參考訊號或接地，可避免該不同感應單元20a、20b中相鄰之該驅動電極彼此之間的耦合電容造成干擾，更進一步提高上述電容式觸控板的座標識別精準度。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而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，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
Claims (10)
- 一種電容式觸控板，包括：一板體，其一第一側面具有一觸控區域；以及複數感應單元，係相鄰設置在該板體之一第二側面，並對應位於該觸控區域內，且該相鄰的感應單元之間保持有一間隙；其中該間隙係小於該二相鄰之第一電極或該二相鄰之第二電極之間的距離，且不小於一最小製程寬度30μm，且各該感應單元係包含有：複數第一電極，係沿一第一方向排列；以及複數第二電極，係沿著不同於該第一方向的一第二方向排列。
- 如請求項1所述之電容式觸控板，其中：該複數感應單元的該複數第一電極係為驅動電極，而該複數第二電極為感應電極；或該複數感應單元的該複數第一電極係為感應電極，而該複數第二電極為驅動電極。
- 如請求項2所述之電容式觸控板，其中相鄰之該二感應單元的複數第一電極係同時接收一驅動訊號。
- 如請求項2所述之電容式觸控板，當相鄰之該二感應單元中其中之一的該第一電極接收一驅動訊號時，同時將該另一感應單元的該複數個第一電極的至少一個連接至一參考訊號或接地。
- 如請求項1至4中任一項所述之電容式觸控板，該板體為一蓋板或一電子裝置的外殼。
- 一種電容式觸控板，包括：一板體，其一第一側面具有一觸控區域；以及複數感應單元，係相鄰設置在該板體之一第二側面，並對應位於該觸控區域內，且該相鄰的感應單元之間保持有一間隙；其中各該感應單元係包含有：複數第一電極，係沿一第一方向排列；以及複數第二電極，係沿著不同於該第一方向的一第二方向排列；其中：該複數第一電極及該複數第二電極係堆疊形成於該板體的該第二側面上，且該複數第一電極及該複數第二電極之間形成有一絕緣層。
- 如請求項6所述之電容式觸控板，當相鄰之該二感應單元中其中之一的該第一電極接收一驅動訊號時，同時將該另一感應單元的該複數個第一電極的至少一個連接至一參考訊號或接地。
- 一種電容式觸控板的偵測方法，其中該電容式觸控板係包含一板體及複數感應單元；其中該複數感應單元係相鄰設置在該板體之一側面，且該相鄰的感應單元之間保持有一間隙；其中各該感應單元係包含有沿一第一方向排列的複數第一電極，以及沿著不同於該第一方向的一第二方向排列的複數第二電極；其中該偵測方法包括：依序驅動該其中一感應單元的至少一第一電極；其中，當該其中一感應單元的至少一第一電極被驅動時，同時將相鄰之該另一感應單元的至少一第一電極連接至一參考訊號或接地；以及感測被驅動的該至少一第一電極與所對應的該複數第二電極之間的電容感應訊號。
- 如請求項8所述之偵測方法，當該其中一感應單元的至少一第一電極被驅動時，同時將該另一感應單元中與該被驅動之第一電極相鄰的第一電極連接至該參考訊號或接地。
- 如請求項8所述之偵測方法，當該其中一感應單元的至少一第一電極被驅動時，同時將該另一感應單元的所有第一電極連接至該參考訊號或接地。
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