TWI812195B - 觸控裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控裝置包括觸控式螢幕及觸摸控制器。觸摸控制器被配置成對從觸控式螢幕接收的觸摸感測信號進行處理，以針對在觸控式螢幕上發生的觸摸事件產生觸摸座標。觸控式螢幕包括多個第一觸摸感測電極及多個第二觸摸感測電極。第一觸摸感測電極設置在觸控式螢幕的中心區域中，其中第一觸摸感測電極的至少一部分是矩形。第二觸摸感測電極設置在觸控式螢幕的環繞中心區域的邊緣區域中，其中第二觸摸感測電極中的每一者與中心角對應且與所述多個第二觸摸感測電極對應的多個中心角實質上相等。

Description

觸控裝置

本發明是有關於一種觸控裝置，且特別是有關於一種可改善觸摸檢測操作的邊緣角度解析度及感測均勻性的觸控裝置。

在例如智慧手錶等手持顯示裝置的圓形表面中，觸控式螢幕傳統上是通過沿著水準軸線及垂直軸線將其劃分成多個感測器電極而設計。通過此種方式，設置在邊緣區域中的每一感測器電極的形狀及大小可受到觸控式螢幕的形狀的限制。例如，位於觸控式螢幕的邊緣區域中的感測器電極的均勻性降低。由於智慧手錶需要支援在觸控式螢幕的邊緣區域上進行滑動的觸摸動作，因此位於邊緣區域中的感測器電極的低均勻性將會降低觸控裝置所計算的觸摸感測資料的可靠性，也會限制在觸摸動作的單位滑動弧下可識別的觸摸點的數目。

本發明提供一種用於增加觸摸檢測操作的邊緣角度解析度及感測均勻性的觸控裝置。

本發明的觸控裝置包括觸控式螢幕及觸摸控制器。所述觸摸控制器被配置成對從所述觸控式螢幕接收的觸摸感測信號進行處理，以針對在所述觸控式螢幕上發生的觸摸事件產生觸摸座標。所述觸控式螢幕包括多個第一觸摸感測電極及多個第二觸摸感測電極。所述第一觸摸感測電極設置在所述觸控式螢幕的中心區域中，其中所述第一觸摸感測電極的至少一部分是矩形的。所述第二觸摸感測電極設置在所述觸控式螢幕的環繞所述中心區域的邊緣區域中，其中所述第二觸摸感測電極中的每一者與中心角對應且與所述多個第二觸摸感測電極對應的多個中心角實質上相等。

基於上述，通過將設置在顯示螢幕的邊緣區域中的第二觸摸感測電極設定成具有中心角，觸控裝置可改善位於邊緣區域中的觸摸感測電極的均勻性。例如，可精確地對觸摸感測座標進行計算，以改善用戶進行觸摸控制動作的體驗。

在本申請的說明書（包括權利要求書）通篇中，用語“耦合（或連接）”被廣泛使用，且囊括直接及間接的連接或耦合方式。例如，如果本公開闡述第一設備被耦合（或連接）到第二設備，則應解釋為第一設備可直接連接到第二設備，或者第一設備可通過其他裝置或通過特定耦合方式間接連接到第二設備。另外，在本申請的說明書（包括權利要求書）通篇中提到的例如“第一”及“第二”等用語僅用於命名元件的名稱或區分不同的實施例或範圍，且不旨在限制元件數目的上限或下限，也不旨在限制元件的順序。此外，在圖式及實施例中，具有相同參考編號的元件/步驟代表相同或相似的部分。不同實施例中具有相同參考編號的元件/符號可參照相關說明。

請參照圖1，圖1繪示根據本公開實施例的觸控裝置的示意圖。觸控裝置100包括觸控式螢幕110及觸摸控制器120。觸摸控制器120被配置成對從觸控式螢幕110接收的觸摸感測信號進行處理且針對觸控式螢幕110上發生的觸摸事件產生觸摸座標。觸控式螢幕110包括多個第一觸摸感測電極TSE1及多個第二觸摸感測電極TSE2。第一觸摸感測電極TSE1設置在觸控式螢幕110的中心區域中，且第二觸摸感測電極TSE2設置在觸控式螢幕110的邊緣區域中。在此實施例中，觸控式螢幕110的中心區域及邊緣區域可由環形邊界CB劃分，並且中心區域形成在環形邊界CB的內部且邊緣區域形成在環形邊界CB的外部。也就是說，中心區域被邊緣區域環繞。在一些實施例中，環形邊界CB的中心可為顯示螢幕110的中心。觸控式螢幕110的形狀及環形邊界CB的形狀可為圓形或橢圓形。

在此實施例中，邊緣區域可為環形帶。邊緣區域可被均勻地劃分成多個經劃分區，且第二觸摸感測電極TSE2可分別設置在經劃分區上。此處，第二觸摸感測電極TSE2的面積可相同。

另一方面，第一觸摸感測電極TSE1的至少一部分是矩形的，且第一觸摸感測電極TSE1的另一部分可為任何形狀。第二觸摸感測電極TSE2分別與多個中心角（例如中心角CA1及CA2）對應，且所述中心角實質上相等。也就是說，中心角CA1實質上等於中心角CA2。當然，中心角CA1與CA2之間可能存在製造誤差。

第二觸摸感測電極TSE2中的每一者具有與中心角CA1對應的外弧邊OAS，且外弧邊OAS設置在觸控式螢幕110的外邊上。第二觸摸感測電極TSE2中的每一者還具有與中心角CA1對應的內弧邊IAS，且內弧邊IAS被設置成鄰近環形邊界CB。

中心區域的大小及邊緣區域的大小可由觸控裝置100的設計者根據應用的實際需要進行調整，且此處無特別限制。另外，第二觸摸感測電極TSE2的數目可由觸控裝置100的設計者根據觸摸解析度進行調整，且此處也無特別限制。

回應於觸摸事件，手指可觸摸觸控式螢幕且手指可覆蓋第一觸摸感測電極TSE1及第二觸摸感測電極TSE2中的至少一者。被觸摸的第一觸摸感測電極TSE1及/或被觸摸的第二觸摸感測電極TSE2可向觸摸控制器120回應觸摸感測信號。觸摸控制器120可基於笛卡爾座標系（Cartesian coordinate system）或極座標系（polar coordinate system）對觸摸座標進行計算，以根據觸摸感測信號確定最有效的觸摸感測資料。

詳細地，觸摸控制器120可根據被觸摸的觸摸感測電極中的每一者的感測量確定出使用笛卡爾座標系或者極座標系。如果從第一觸摸感測電極TSE1貢獻的感測量大於從第二觸摸感測電極TSE2貢獻的感測量，則可使用笛卡爾座標系，且如果從第二觸摸感測電極TSE2貢獻的感測量大於從第一觸摸感測電極TSE1貢獻的感測量，則可使用極座標系。

此外，如果觸摸控制器120基於笛卡爾座標系對觸摸座標進行計算，則觸摸座標可由如以下所示的公式（1）表示，其中兩個觸摸感測電極被觸摸：

（1）

其中X1、Y1、X2及Y2是被觸摸的觸摸感測電極的重心的座標，dC1及dC2是被觸摸的觸摸感測電極的感測量，且（Px, Py）是觸摸座標。

如果觸摸控制器120基於極座標系對觸摸座標進行計算，則觸摸座標可由如以下所示的公式（2）表示，其中兩個觸摸感測電極被觸摸：

（2）

其中 及 為被觸摸的觸摸感測電極的重力角，dC1及dC2為被觸摸的觸摸感測電極的感測量，且r1及r2為被觸摸的觸摸感測電極的座標半徑，且（P , Pr）是觸摸座標。此處，觸摸座標（P , Pr）可被轉換為笛卡爾座標系中的觸摸座標。

笛卡爾座標系與極座標系之間的轉變方案為所屬領域中的技術人員所公知，且此處無更多說明。

此處應注意，觸摸控制器120可為具有運算功能的處理器。作為另一種選擇，觸摸控制器120可為以下硬體電路：所述硬體電路使用硬體描述語言（hardware description language，HDL）或本領域相關技術人員所公知的任何數位電路設計方法進行設計，且通過現場可程式設計閘陣列（field programmable gate array，FPGA）、複雜可程式設計邏輯裝置（complex programmable logic device，CPLD）或專用積體電路（application-specific integrated circuit，ASIC）來實施。

請參照圖2，圖2繪示根據本公開另一實施例的觸控式螢幕的示意圖。觸控式螢幕200包括多個第一觸摸感測電極TSE1及多個第二觸摸感測電極TSE2。在圖2中，僅標記出第二觸摸感測電極TSE21到TSE26的一部分。與圖1中的觸控式螢幕110不同，觸控式螢幕200被矩形邊界RB劃分成中心區域及邊緣區域。中心區域形成在矩形邊界RB內，且邊緣區域形成在矩形邊界RB外。邊緣區域可根據中心角（例如中心角CA1到CA6）被均勻地劃分成多個經劃分區，且第二觸摸感測電極TSE21到TSE26可分別設置到經均勻劃分區中。在此實施例中，中心角CA1到CA6實質上相等。

另一方面，中心區域可為矩形且以陣列形式被劃分成多個經劃分區。第一觸摸感測電極TSE1分別設置在經劃分區中。

在此實施例中，以第二觸摸感測電極TSE22作為實例，第二觸摸感測電極TSE22具有內弧邊IAS以及外弧邊OAS。第二觸摸感測電極TSE22的內弧邊IAS沿著鄰近的第一觸摸感測電極TSE1的邊界BD定位。第二觸摸感測電極TSE22的外弧邊OAS與中心角CA2對應。

此處應注意，在兩個鄰近的第一觸摸感測電極、兩個鄰近的第二觸摸感測電極以及鄰近的第一觸摸感測電極與第二觸摸感測電極之間存在間隙（例如間隙GP）。兩個觸摸感測電極此處不直接連接。

請參照圖3，圖3繪示根據本公開另一實施例的觸控式螢幕的示意圖。觸控式螢幕300包括多個第一觸摸感測電極TSE1及多個第二觸摸感測電極TSE21到TSE23。第一觸摸感測電極TSE1設置在觸控式螢幕300的中心區域中且被設置在邊緣區域中的第二觸摸感測電極環繞。與觸控式螢幕110及200不同，以第二觸摸感測電極TSE21作為實例，第二觸摸感測電極TSE21以傾斜的角度設置。

在第二觸摸感測電極TSE21的細節中，第二觸摸感測電極TSE21具有內弧邊IAS及外弧邊OAS。第二觸摸感測電極TSE21的內弧邊IAS與中心角CA2對應。第二觸摸感測電極TSE21的外弧邊OAS與中心角CA1對應。此處，在中心角CA2與中心角CA1之間存在角度偏移SA，且角度偏移SA是中心角CA2與中心角CA1之間存在的預定角度。也就是說，中心角CA1等同於旋轉預定角度的中心角CA2。

另一方面，第二觸摸感測電極TSE21也具有兩個側向邊LS1及LS2。側向邊LS1與側向邊LS2相對設置，且側向邊LS1及LS2中的每一者設置在內弧邊IAS與外弧邊OAS之間。在此實施例中，沿著所述兩個側向邊LS1及LS2的延長線可形成內角。

在此實施例中，通過以傾斜的角度設置第二觸摸感測電極，可增加經觸摸區域FP的觸摸感測電極的數目。在這種情況下，第二觸摸感測電極TSE22及TSE23由經觸摸區域FP觸發。例如，第二觸摸感測電極TSE22及TSE23可分別回應兩個觸摸感測信號，且所述兩個觸摸感測信號分別代表經觸摸區域FP的兩個部分的觸摸區域。也就是說，可通過所述兩個觸摸感測信號產生有效的觸摸感測資料。

請參照圖4，圖4繪示根據本公開另一實施例的觸控式螢幕的部分示意圖。觸控式螢幕400包括多個第一觸摸感測電極TSE10到TSE15及多個第二觸摸感測電極TSE21到TSE23。第一觸摸感測電極TSE10到TSE15設置在觸控式螢幕400的中心區域中，且第二觸摸感測電極TSE21到TSE23設置在觸控式螢幕400的邊緣區域中。中心區域及邊緣區域可根據環形邊界CB來劃分。

在此實施例中，第一觸摸感測電極TSE10到TSE15中的每一者可具有任何形狀。舉例來說，第一觸摸感測電極TSE10及TSE11是矩形，且第一觸摸感測電極TSE12到TSE15全部是梯形。

以第二觸摸感測電極TSE21作為實例。第二觸摸感測電極TSE21具有外邊OS1及內邊IS1。內邊IS1與第一觸摸感測電極TSE14及TSE15鄰近，且外邊OS1與內邊IS1相對設置。在此實施例中，外邊OS1可為直線而不是弧，且內邊IS1可為弧或直線。以第二觸摸感測電極TSE22及TSE23作為實例。第二觸摸感測電極TSE22的外邊可由兩條直邊S1及S2形成，以形成多邊形。第二觸摸感測電極TSE23的外邊可由三條直邊S3、S4及S5形成，以形成另一多邊形。也就是說，本公開的每一第二觸摸感測電極的外邊的形狀可為弧或多邊形，且此處無特別限制。

請參照圖5，圖5繪示根據本公開另一實施例的觸控式螢幕的示意圖。觸控式螢幕500包括多個第一觸摸感測電極TSE1及多個第二觸摸感測電極TSE21到TSE2N。在此實施例中，觸控式螢幕500可被環形邊界CB劃分成中心區域及邊緣區域。第一觸摸感測電極TSE1設置在環形邊界CB內的中心區域中，且第二觸摸感測電極TSE21到TSE2N設置在環形邊界CB外的邊緣區域中。

此處應注意，在此實施例中，可在觸控式螢幕500的邊緣區域上設定空區域510。在空區域510中未設置觸摸感測電極。在一個觸控式螢幕500中，可由觸控式螢幕500的設計者設定一個或多個空區域510。空區域510的位置可由設計者根據產品的需要來確定，且此處無更多特別限制。

請參照圖6A到圖6C，圖6A到圖6C繪示根據本公開實施例的由觸控式螢幕與顯示螢幕集成的觸摸顯示螢幕的橫截面的示意性圖表。觸控式螢幕可與液晶顯示螢幕集成，以形成觸摸顯示螢幕。觸控式螢幕可被形成為單元內（in-cell）觸摸感測結構。在圖6A中，觸摸顯示螢幕可包括蓋玻璃（cover glass）CG、感測層SENL、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL及液晶層LCD。感測層SENL可由觸控式螢幕110、200、300、400及500中的任一者來實施。在此實施例中，蓋玻璃CG、感測層SENL、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL及液晶層LCD彼此交疊，感測層SENL可設置在蓋玻璃CG與光學透明粘合劑層OCA之間。

在圖6B中，觸摸顯示螢幕可具有蓋玻璃CG、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL、感測層SENL及液晶層LCD。蓋玻璃CG、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL、感測層SENL及液晶層LCD彼此交疊。與圖6A不同，感測層SENL設置在偏振器POL與液晶層LCD之間。

在圖6C中，觸摸顯示螢幕可具有蓋玻璃CG、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL、彩色濾光片（color filter glass）CFG、感測層SENL及薄膜電晶體玻璃TFTG。蓋玻璃CG、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL、彩色濾光片CFG、感測層SENL及薄膜電晶體玻璃TFTG彼此交疊。感測層SENL設置在彩色濾光片CFG與薄膜電晶體玻璃TFTG之間。

請參照圖7A到圖7C，圖7A到圖7C繪示根據本公開其他實施例的由觸控式螢幕與顯示螢幕集成的觸摸顯示螢幕的橫截面的示意性圖表。觸控式螢幕可與有機發光二極體顯示螢幕集成，以形成觸摸顯示螢幕。觸控式螢幕可被形成為單元內觸摸感測結構。在圖7A中，觸摸顯示螢幕包括蓋玻璃CG、感測層SENL、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL及有機發光二極體層OLED。蓋玻璃CG、感測層SENL、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL及有機發光二極體層OLED彼此交疊。在此實施例中，感測層SENL設置在蓋玻璃CG與光學透明粘合劑層OCA之間。

在圖7B中，觸摸顯示螢幕包括彼此交疊設置的蓋玻璃CG、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL、感測層SENL及有機發光二極體層OLED。與圖7A不同，感測層SENL可設置在偏振器POL與有機發光二極體層OLED之間。

在圖7C中，觸摸顯示螢幕包括彼此交疊設置的蓋玻璃CG、光學透明粘合劑層OCA、偏振器POL、有機發光二極體層OLED及感測層SENL。與圖7A及圖7B不同，感測層SENL可設置在有機發光二極體層OLED下方。

綜上所述，本公開提供一種包括觸控式螢幕及觸摸控制器的觸控裝置。觸控式螢幕包括設置在觸控式螢幕的中心區域中的多個第一觸摸感測電極以及設置在觸控式螢幕的邊緣區域中的多個第二觸摸感測電極。通過將第二觸摸感測電極設定成具有相同的中心角，可增加第二觸摸感測電極的均勻性，且可相應地增加觸控裝置的觸摸感測精確度。

100:觸控裝置 110、200、400、300、500:觸控式螢幕 120:觸摸控制器 510:空區域 BD:邊界 CA1、CA2、CA3、CA4、CA5、CA6:中心角 CB:環形邊界 CFG:彩色濾光片 CG:蓋玻璃 FP:經觸摸區域 GP:間隙 IAS:內弧邊 IS1:內邊 LCD:液晶層 LS1、LS2:側向邊 OAS:外弧邊 OCA:光學透明粘合劑層 OLED:有機發光二極體層 OS1:外邊 POL:偏振器 RB:矩形邊界 S1、S2、S3、S4、S5:直邊 SA:角度偏移 SENL:感測層 TFTG:薄膜電晶體玻璃 TSE1、TSE10、TSE11、TSE12、TSE13、TSE14、TSE15:第一觸摸感測電極 TSE2、TSE21、TSE22、TSE23、TSE24、TSE25、TSE26～TSE2N-1、TSE2N:第二觸摸感測電極

圖1繪示根據本公開實施例的觸控裝置的示意圖。 圖2繪示根據本公開另一實施例的觸控式螢幕的示意圖。 圖3繪示根據本公開另一實施例的觸控式螢幕的示意圖。 圖4繪示根據本公開另一實施例的觸控式螢幕的一部分的示意圖。 圖5繪示根據本公開另一實施例的觸控式螢幕的示意圖。 圖6A到圖6C繪示根據本公開實施例的由觸控式螢幕與顯示螢幕整合而成的觸摸顯示螢幕的橫截面的示意圖。 圖7A到圖7C繪示根據本公開其他實施例的由觸控式螢幕與顯示螢幕整合而成的觸摸顯示螢幕的橫截面的示意圖。

100:觸控裝置

110:觸控式螢幕

120:觸摸控制器

CB:邊界

CA1、CA2:中心角

IAS:內弧邊

OAS:外弧邊

TSE1:第一觸摸感測電極

TSE2:第二觸摸感測電極

Claims (8)

1. 一種觸控裝置，包括：觸控式螢幕及觸摸控制器，所述觸摸控制器被配置成對從所述觸控式螢幕接收的觸摸感測信號進行處理，以針對在所述觸控式螢幕上發生的觸摸事件產生觸摸座標，其中所述觸控式螢幕包括：多個第一觸摸感測電極，設置在所述觸控式螢幕的中心區域中，其中所述多個第一觸摸感測電極的至少一部分是矩形的；以及多個第二觸摸感測電極，設置在所述觸控式螢幕的環繞所述中心區域的邊緣區域中，其中所述多個第二觸摸感測電極中的每一者與多個中心角中的每一者對應，且與所述多個第二觸摸感測電極對應的所述多個中心角實質上相等，其中所述多個第二觸摸感測電極中的所述每一者包括與所述中心角對應的內弧邊。
2. 如請求項1所述的觸控裝置，其中所述多個第二觸摸感測電極中的所述每一者還包括與所述多個中心角的每一者對應的外弧邊。
3. 如請求項2所述的觸控裝置，其中所述多個第二觸摸感測電極中的所述每一者還包括沿著所述多個第一觸摸感測電極中的一者或多者的邊界定位的內邊。
4. 如請求項2所述的觸控裝置，其中所述多個第二觸摸感測電極中的所述每一者還包括與和所述中心角一樣大的第二中心角對應的內弧邊，且在所述第二中心角與所述中心角之間存在作為預定角度的角度偏移，使得所述中心角等同於旋轉所述預定角度的所述第二中心角。
5. 如請求項1所述的觸控裝置，其中所述多個第二觸摸感測電極中的所述每一者包括不是弧的外邊以及連接到所述外邊的兩端的兩個橫向邊，且沿著所述兩個橫向邊的延長線形成一夾角。
6. 如請求項5所述的觸控裝置，其中所述多個第二觸摸感測電極中的所述每一者還包括沿著所述多個第一觸摸感測電極中的一者或多者的邊界定位的內邊。
7. 如請求項1所述的觸控裝置，其中回應於所述觸摸控制器確定出基於來自所述多個第一觸摸感測電極中的一者的觸摸感測信號產生最有效的觸摸感測資料，所述觸摸控制器基於垂直坐標系對觸摸座標進行計算。
8. 如請求項1所述的觸控裝置，其中回應於所述觸摸控制器確定出基於來自所述多個第二觸摸感測電極中的一者的觸摸感測信號產生最有效的觸摸感測資料，所述觸摸控制器基於極坐標系對觸摸座標進行計算。

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