TWI680398B - 觸控面板及觸控系統 - Google Patents
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Abstract
一種觸控面板,其包括基板,具有觸控面及與觸控面相對的非觸控面;第一傳送元件及第二傳送元件,用於產生並發送蘭姆波,第一傳送元件及第二傳送元件均位於非觸控面的邊緣上,第一傳送元件沿第一方向排列,第二傳送元件沿與第一方向交叉的第二方向排列;以及第一接收元件及第二接收元件,用於接收來自第一傳送元件及第二傳送元件且經基板內傳播的蘭姆波,第一接收元件及第二接收元件分別位於非觸控面與第一傳送元件及第二傳送元件相對的邊緣上。還提供一種用於上述的觸控面板的觸控系統。本發明提供的觸控面板的第一傳送元件、第二傳送元件、第一接收元件及第二接收元件均位於基板的邊緣,可節約材料成本與貼合成本。
Description
本發明涉及觸控技術領域,尤其涉及一種觸控面板及應用於該觸控面板的觸控系統。
先前觸控面板包括基板以及以二維陣列方式排列於基板上的傳送元件與接收元件。然,當基板尺寸較大時,傳送元件與接收元件的材料成本、傳送元件與接收元件貼合至基板的成本就會提高。
本發明提供一種觸控面板,其包括:基板,具有用於使用者觸摸的觸控面及與所述觸控面相對的非觸控面;第一傳送元件及第二傳送元件,用於產生並發送蘭姆波,所述第一傳送元件及所述第二傳送元件均位於所述非觸控面的邊緣上,所述第一傳送元件沿第一方向排列,所述第二傳送元件沿與第一方向交叉的第二方向排列;以及第一接收元件及第二接收元件,用於接收來自所述第一傳送元件及所述第二傳送元件且經所述基板內傳播的蘭姆波,所述第一接收元件及所述第二接收
元件分別位於所述非觸控面與所述第一傳送元件及第二傳送元件的相對的邊緣上。
本發明還提供一種觸控系統,用於上述的觸控面板,所述觸控系統包括:第一多工器,電性連接所述第一傳送元件及所述第二傳送元件,用於選擇性驅動所述第一傳送元件或所述第二傳送元件產生蘭姆波;第二多工器,電性連接所述第一接收元件及所述第二接收元件,用於選擇性接收所述第一接收元件或所述第二接收元件接收的感測訊號;以及訊號處理單元,電性連接所述第二多工器,以對接收的感測訊號進行分析,判斷所述觸控位置處有無觸控特徵出現進而實現手勢辨識及多點觸控。
本發明的觸控面板的第一傳送元件、第二傳送元件、第一接收元件及第二接收元件均位於基板的邊緣,可節約材料成本與貼合成本。
400‧‧‧觸控系統
100、200、300‧‧‧觸控面板
10‧‧‧基板
10a‧‧‧觸控面
10b‧‧‧非觸控面
12、X’1-X’n‧‧‧第一傳送元件
14、Y’1-Y’n‧‧‧第二傳送元件
16、X1-Xn‧‧‧第一接收元件
18、Y1-Yn‧‧‧第二接收元件
22‧‧‧壓電單元
24‧‧‧黏合劑
30‧‧‧第一多工器
32‧‧‧第二多工器
40‧‧‧訊號處理單元
42‧‧‧差分放大器
44‧‧‧濾波器
46‧‧‧類比數位轉換器
48‧‧‧數字控制器
50‧‧‧預放大器
圖1為本發明第一實施例的觸控面板的仰視示意圖。
圖2為圖1沿剖面線II-II剖開的剖面示意圖。
圖3為圖1沿剖面線III-III剖開的剖面示意圖。
圖4為本發明第二實施例的觸控面板的仰視示意圖。
圖5為本發明第三實施例的觸控面板的仰視示意圖。
圖6為應用圖1所示的觸控面板的觸控系統的平面示意圖。
請結合參閱圖1至圖3,本發明第一實施例的觸控面板100包括基板10、第一傳送元件12、第二傳送元件14、第一接收元件16及第二接收元件18。基板10具有觸控面10a及與觸控面10a相對的非觸控面10b。第一傳送元件12、第二傳送元件14、第一接收元件16及第二接收元件18均位於非觸控面10b的邊緣上。
如圖1所示,本實施例中,基板10為矩形。第一傳送元件12沿第一方向X延伸成一矩形條狀,第二傳送元件14沿第二方向Y延伸成一矩形條狀,第二方向Y與第一方向X交叉。第一傳送元件12及第二傳送元件14分別位於基板10相鄰的二邊緣上。
如圖1所示,本實施例中,第一傳送元件12與第一接收元件16的數量對應關係為一對多,第二傳送元件14與第二接收元件18的數量對應關係為一對多。複數第一接收元件16沿第一方向X依次間隔排列,複數第二接收元件18沿第二方向Y依次間隔排列。複數第一接收元件16及複數第二接收元件18分別位於基板10另相鄰且分別與第一傳送元件12及第二傳送元件14相對的二邊緣上。複數第一接收元件16與一個第一傳送元件12相對應,複數第二接收元件18與一個第二傳送元件14相對應。
本實施例中,第一傳送元件12用於產生並發送在基板10內沿第二方向Y傳播的蘭姆波,第一接收元件16接收來自第一傳送元件12且在基板10內沿第二方向Y傳播的蘭姆波。第二傳送元件14用於產生並發送在基板10內沿第一方向X傳播的蘭姆波,第二接收元件18接收來自第二傳送元件14且在基板10內沿第一方向X傳播的蘭姆波。
本實施例中,基板10為材質均勻、能夠傳遞超聲波訊號且對超聲波訊號衰減率小的任何材質,例如304不銹鋼。
本實施例中,基板10為矩形。於其他實施例中,基板10可以被設置為其他形狀,例如,橢圓形、圓形、梯形等。其中,第一傳送元件12、第二傳送元件14、第一接收元件16及第二接收元件18均位於基板10的邊緣,第一傳送元件12沿第一方向X排列,第二傳送元件14沿第二方向Y排列,第一接收元件16與第二接收元件18分別位於非觸控面10b與第一傳送元件12及第二傳送元件14相對的的邊緣上。
如圖2所示,每一第一接收元件16包括一壓電單元22,壓電單元22藉由黏合劑24貼合於基板10的非觸控面10b上。如圖3所示,每一第二接收元件18包括一壓電單元22,壓電單元22藉由黏合劑24貼合於基板10的非觸控面10b上。本實施例中,第一傳送元件12及第二傳送元件14同樣均包括一壓電單元22,壓電單元22藉由黏合劑24貼合於基板10的非觸控面10b上。壓電單元22的材質可為PZT(鋯鈦酸鉛)壓電陶瓷或其他壓電材料,黏合劑24的材質可為環氧膠黏劑等。
請參閱圖4,其為本發明第二實施例的觸控面板200的仰視示意圖。該觸控面板200與第一實施例的觸控面板100基本相同,同樣包括基板10、第一傳送元件12、第二傳送元件14、第一接收元件16及第二接收元件18。該觸控面板200與第一實施例的觸控面板100的區別在於:第一實施例中,第一傳送元件12與第一接收元件16的數量對應關係為一對多,第二傳送元件14與第二接收元件18的數量對應關係為一對多;而本實施例中,第一傳送元件12與第一
接收元件16的數量對應關係為多對一,第二傳送元件14與第二接收元件18的數量對應關係為多對一。
如圖4所示,複數第一傳送元件12及複數第二傳送元件14分別位於基板10相鄰的二邊緣上。第一接收元件16及第二接收元件18分別位於基板10另相鄰且分別與第一傳送元件12及第二傳送元件14相對的二邊緣上。複數第一傳送元件12沿第一方向X依次間隔排列,複數第二傳送元件14沿第二方向Y依次間隔排列。第一接收元件16沿第一方向X延伸成一矩形條狀,第二接收元件18沿第二方向Y延伸成一矩形條狀。複數第一傳送元件12與一個第一接收元件16相對應,複數第二傳送元件14與一個第二接收元件18相對應。
請參閱圖5,其為本發明第三實施例的觸控面板300的仰視示意圖。該觸控面板300與第一實施例的觸控面板100基本相同,同樣包括基板10、第一傳送元件12、第二傳送元件14、第一接收元件16及第二接收元件18。該觸控面板300與第一實施例的觸控面板100的區別在於:第一實施例中,第一傳送元件12與第一接收元件16的數量對應關係為一對多,第二傳送元件14與第二接收元件18的數量對應關係為一對多;而本實施例中,第一傳送元件12與第一接收元件16的數量對應關係為多對多,第二傳送元件14與第二接收元件18的數量對應關係為多對多。
如圖5所示,複數第一傳送元件12及複數第二傳送元件14分別位於基板10相鄰的二邊緣上。複數第一接收元件16及複數第二接收元件18分別位於基板10另相鄰且分別與複數第一傳送元件12及複數第二傳送元件14相對的二邊緣上。複數第一傳送元件12沿第一方向X依次間隔排列,複數第二傳送元件14沿第二方向Y依次間隔排列。複數第一接收元件16沿第一方向X依次
間隔排列,複數第二接收元件18沿第二方向Y依次間隔排列。複數第一傳送元件12與複數第一接收元件16相對應,複數第二傳送元件14與複數第二接收元件18相對應。
請參閱圖6,其為用於圖1所示的觸控面板100的觸控系統400的平面示意圖。觸控系統400可整合應用於一顯示裝置中。該觸控系統400包括第一多工器30、第二多工器32以及訊號處理單元40。
觸控系統400中,第一多工器30電性連接第一傳送元件12及第二傳送元件14,用於選擇性驅動第一傳送元件12或第二傳送元件14產生蘭姆波。第二多工器32電性連接第一接收元件16及第二接收元件18,用於選擇性接收第一接收元件16或第二接收元件18的感測訊號。訊號處理單元40電性連接第二多工器32,以對接收的感測訊號進行分析,當觸控面板100被觸碰時,第一接收元件16及第二接收元件18接收到的感測訊號發生改變,根據第一接收元件16及第二接收元件18接收到的感測訊號的改變,訊號處理單元40判斷觸控位置處有無觸控特徵出現進而實現手勢辨識及多點觸控。
如圖6所示,訊號處理單元40包括差分放大器42(Differential amplifier)、濾波器44(band-pass filter)、類比數位轉換器46(Analog to Digital Converter,ADC)以及數位控制器48(Digital Controller)。
觸控系統400中,差分放大器42電性連接第二多工器32與濾波器44,類比數位轉換器46電性連接濾波器44與數位控制器48。差分放大器42用於放大第二多工器32的輸出訊號,並產生一輸出訊號提供給濾波器44。濾波器44用於對差分放大器42的輸出訊號進行濾波,並產生一輸出訊號給類比數位轉換器46。類比數位轉換器46用於將濾波器44的輸出訊號轉換為數位訊號,並
將數位訊號提供給數位控制器48。數位控制器48根據數位訊號判斷觸控位置處有無觸控特徵出現。
如圖6所示,觸控系統400還包括預放大器50。該預放大器50電性連接於第一多工器30與數字控制器48之間。數位控制器48提供驅動訊號給預放大器50,預放大器50將驅動訊號放大後提供給第一多工器30。
應用圖1所示的觸控面板100的觸控系統400的具體工作過程如下:數位控制器48提供驅動訊號給預放大器50,預放大器50接收該驅動訊號並將其放大後提供給第一多工器30。第一多工器30接收該放大後的驅動訊號提供給第一傳送元件12,以使第一傳送元件12產生在基板10內沿第二方向Y傳播的蘭姆波。第一傳送元件12將其產生的沿第二方向Y傳播的蘭姆波傳播給第一接收元件X1。第一接收元件X1接收該沿第二方向Y傳播的蘭姆波後將其提供給第二多工器32。第二多工器32將其所接收的蘭姆波傳送給訊號處理單元40。訊號處理單元40中的差分放大器42、濾波器44、類比數位轉換器46以及數位控制器48依次對該訊號進行差分放大、濾波、轉換以及判斷及存儲處理。
其中,當觸控面板100被觸碰時,觸碰位置蘭姆波的能量衰減。數位控制器48根據其接收到的來自類比數位轉換器46的數位訊號是否發生變化,判斷是否有觸控特徵出現。如果有觸控特徵出現,則數位控制器48將該觸控特徵進行存儲。如果沒有觸控特徵出現,則第二多工器32將接收第一接收元件X2的訊號,依次類推對所有的第一接收元件X1-Xn的訊號進行偵測,直至檢測到觸控特徵出現。
然後,觸控系統400再切換至對複數第二接收元件Y1-Yn進行訊號偵測。數位控制器48提供驅動訊號給預放大器50,預放大器50接收該驅動
訊號並將其放大後提供給第一多工器30。第一多工器30接收該放大後的驅動訊號提供給第二傳送元件14,以使第二傳送元件14產生在基板10內沿第一方向X傳播的蘭姆波。第二傳送元件14將其產生的沿第一方向X傳播的蘭姆波傳遞給第二接收元件Y1。第二接收元件Y1接收該沿第一方向X傳播的蘭姆波後將其提供給第二多工器32。第二多工器32將其所接收自第二接收元件Y1的蘭姆波訊號傳送給訊號處理單元40。訊號處理單元40中的差分放大器42、濾波器44、類比數位轉換器46以及數位控制器48依次對該訊號進行差分放大、濾波、轉換以及判斷及存儲處理。
其中,當觸控面板100被觸碰時,觸碰位置蘭姆波的能量衰減。數位控制器48根據其接收到的來自類比數位轉換器46的數位訊號是否發生變化,判斷是否有觸控特徵出現。如果有觸控特徵出現,則數位控制器48將該觸控特徵進行存儲。如果沒有觸控特徵出現,則第二多工器32將接收第二接收元件Y2的訊號,依次類推對複數第二接收元件Y1-Yn的訊號進行偵測,直至檢測到觸控特徵出現,然後數位控制器48給出觸碰位置的座標,以完成手勢辨識及多點觸控。
應用圖4所示的觸控面板200的觸控系統400的具體工作過程與應用圖1所示的觸控面板100的觸控系統400的具體工作過程大致相同。區別在於:觸控面板100包括一個第一傳送元件12、一個第二傳送元件14、複數第一接收元件X1-Xn及複數第二接收元件Y1-Yn;觸控面板200包括複數第一傳送元件X’1-X’n、複數第二傳送元件Y’1-Y’n、單一的第一接收元件16及單一的第二接收元件18。
數位控制器48依序提供驅動訊號給預放大器50,該驅動訊號依序經預放大器50、第一多工器30接收並處理後被依序提供給第一傳送元件X’1-X’n,以使第一傳送元件X’1-X’n分別產生在基板10內沿第二方向Y傳播的蘭姆波。第一接收元件16接收來自第一傳送元件X’1-X’n產生的在基板10內沿第二方向Y傳播的蘭姆波並將其傳送給第二多工器32。第二多工器32接收自第一接收元件16的感測訊號並將其提供給訊號處理單元40。訊號處理單元40中的差分放大器42、濾波器44、類比數位轉換器46以及數位控制器48依次對該訊號進行差分放大、濾波、轉換以及判斷及存儲處理。
其中,當觸控面板200被觸碰時,觸碰位置蘭姆波的能量衰減,觸碰位置蘭姆波的強度會發生變化。數位控制器48根據其接收到的來自類比數位轉換器46的數位訊號的變化,判斷並存儲觸碰在第二方向Y上的位置。
然後,數位控制器48依序提供驅動訊號給預放大器50,該驅動訊號依序經預放大器50、第一多工器30接收並處理後被依序提供給第二傳送元件Y’1-Y’n,以使第二傳送元件Y’1-Y’n分別產生在基板10內沿第一方向X傳播的蘭姆波。第二接收元件18接收來自第二傳送元件Y’1-Y’n產生的在基板10內沿第一方向X傳播的蘭姆波並將其傳送給第二多工器32。第二多工器32接收自第二接收元件18的感測訊號並將其提供給訊號處理單元40。訊號處理單元40中的差分放大器42、濾波器44、類比數位轉換器46以及數位控制器48依次對該訊號進行差分放大、濾波、轉換以及判斷及存儲處理。
其中,當觸控面板200被觸碰時,觸碰位置蘭姆波的能量衰減,觸碰位置蘭姆波的強度會發生變化。數位控制器48根據其接收到的來自類比數
位轉換器46的數位訊號的變化,判斷並存儲觸碰在第一方向X上的位置。然後,數位控制器48給出觸碰位置的二維座標,以完成手勢辨識及多點觸控
應用圖5所示的觸控面板300的觸控系統400的具體工作過程與應用圖1所示的觸控面板100的觸控系統400的具體工作過程大致相同。區別在於:觸控面板100包括單一的第一傳送元件12、單一的第二傳送元件14。觸控面板300包括複數第一傳送元件X’1-X’n、複數第二傳送元件Y’1-Y’n。
數位控制器48依序提供驅動訊號給預放大器50,該驅動訊號依序經預放大器50、第一多工器30接收並處理後被依序提供給第一傳送元件X’1-X’n,以使第一傳送元件X’1-X’n分別產生在基板10內沿第二方向Y傳播的蘭姆波。複數第一傳送元件X’1-X’n產生的蘭姆波產生的沿第二方向Y傳播的蘭姆波傳播給第一接收元件X1。第一接收元件X1接收該沿第二方向Y傳播的蘭姆波後將其提供給第二多工器32。第二多工器32將其所接收的蘭姆波傳送給訊號處理單元40。訊號處理單元40中的差分放大器42、濾波器44、類比數位轉換器46以及數位控制器48依次對該訊號進行差分放大、濾波、轉換以及判斷及存儲處理。
其中,當觸控面板300被觸碰時,觸碰位置蘭姆波的能量衰減。數位控制器48根據其接收到的來自類比數位轉換器46的數位訊號是否發生變化,判斷是否有觸控特徵出現。如果有觸控特徵出現,則數位控制器48將該觸控特徵進行存儲。如果沒有觸控特徵出現,則第二多工器32將接收第一接收元件X2的感測訊號,依次類推對所有的第一接收元件X1-Xn的訊號進行偵測,直至檢測到觸控特徵出現。
然後,觸控系統400再切換至對複數第二接收元件Y1-Yn進行訊號偵測。數位控制器48依序提供驅動訊號給預放大器50,該驅動訊號依序經預放大器50、第一多工器30接收並處理後被依序提供給第二傳送元件Y’1-Y’n,以使複數第二傳送元件Y’1-Y’n分別產生在基板10內沿第二方向Y傳播的蘭姆波。第二接收元件Y1接收該沿第一方向X傳播的蘭姆波後將其提供給第二多工器32。第二多工器32將其所接收自第二接收元件Y1的感測訊號傳送給訊號處理單元40。訊號處理單元40中的差分放大器42、濾波器44、類比數位轉換器46以及數位控制器48依次對該訊號進行差分放大、濾波、轉換以及判斷及存儲處理。
其中,當觸控面板300被觸碰時,觸碰位置蘭姆波的能量衰減。數位控制器48根據其接收到的來自類比數位轉換器46的數位訊號是否發生變化,判斷是否有觸控特徵出現。如果有觸控特徵出現,則數位控制器48將該觸控特徵進行存儲。如果沒有觸控特徵出現,則第二多工器32將接收第二接收元件Y2的訊號,依次類推對複數第二接收元件Y1-Yn的訊號進行偵測,直至檢測到觸控特徵出現,然後數位控制器48給出觸碰位置的座標,以完成手勢辨識及多點觸控。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制,儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換,而不脫離本發明技術方案的精神及範圍。
Claims (2)
- 一種觸控系統,其中,用於觸控面板,所述觸控面板包括:基板,具有用於使用者觸摸的觸控面及與所述觸控面相對的非觸控面;第一傳送元件及第二傳送元件,用於產生並發送蘭姆波,所述第一傳送元件及所述第二傳送元件均位於所述非觸控面的邊緣上,所述第一傳送元件沿第一方向排列,所述第二傳送元件沿與第一方向交叉的第二方向排列;以及第一接收元件及第二接收元件,用於接收來自所述第一傳送元件及所述第二傳送元件且經所述基板內傳播的蘭姆波,所述第一接收元件及所述第二接收元件分別位於所述非觸控面與所述第一傳送元件及第二傳送元件相對的邊緣;所述觸控系統包括:第一多工器,電性連接所述第一傳送元件及所述第二傳送元件,用於選擇性驅動所述第一傳送元件或所述第二傳送元件產生蘭姆波;第二多工器,電性連接所述第一接收元件及所述第二接收元件,用於選擇性接收所述第一接收元件或所述第二接收元件接收的感測訊號;以及訊號處理單元,電性連接所述第二多工器,以對接收的感測訊號進行分析,判斷所述觸控位置處有無觸控特徵出現進而實現手勢辨識及多點觸控;其中,所述訊號處理單元包括差分放大器、濾波器、類比數位轉換器以及數位控制器;所述差分放大器電性連接所述第二多工器與所述濾波器,所述類比數位轉換器電性連接所述濾波器與所述數位控制器;所述差分放大器用於放大所述第二多工器的輸出訊號,並產生一輸出訊號提供給所述濾波器;所述濾波器用於對所述差分放大器的輸出訊號進行濾波,並產生一輸出訊號給所述類比數位轉換器;所述類比數位轉換器用於將所述濾波器的輸出訊號轉換為數位訊號,並將所述數位訊號提供給所述數位控制器;所述數位控制器根據所述數位訊號判斷所述觸控位置處有無觸控特徵出現。
- 如請求項1所述的觸控系統,其中,還包括預放大器,電性連接於所述第一多工器與所述數字控制器之間;所述數位控制器提供驅動訊號給所述預放大器,所述預放大器將所述驅動訊號放大後提供給所述第一多工器。
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