TWI425404B

TWI425404B - 電容式觸控板的接近偵測方法及利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法

Info

Publication number: TWI425404B
Application number: TW99112651A
Authority: TW
Inventors: Chi Tein Yeh; Hung Ming Huang; Wen Yi Chiang
Original assignee: Elan Microelectronics Corp
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2014-02-01
Also published as: TW201137710A

Description

電容式觸控板的接近偵測方法及利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法

本發明係有關一種電容式觸控板，特別是關於一種電容式觸控板的接近偵測方法及利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法。

目前的主流觸控技術有電阻式及電容式兩種，電阻式觸控板運用電阻分壓的原理定位接觸點，電容式觸控板藉偵測電容值的變化量定位接觸點。目前有某些裝置加設接近偵測的功能，但不論其係使用電阻式或電容式觸控板，該接近偵測的功能都是藉光學感測器達成。該光學感測器設置在觸控板附近，當有物件接近該觸控板時，該光學感測器會偵測到該物件並通知該裝置。但是使用光學感測器的接近偵測方法增加光學感測器及其後端電路的成本，更需要考慮設置該光學感測器的空間。

因此，一種使用電容式觸控板本身達成接近偵測的方法乃為所冀。

本發明的目的之一，在於提出電容式觸控板的接近偵測方法。

本發明的目的之一，在於提出利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法。

根據本發明，一種電容式觸控板的接近偵測方法包含在施加第一調變信號驅動受測感應線時，同時施加與該第一調變信號同相的第二調變信號驅動多條非受測感應線，從該受測感應線產生的信號解調取得偵測值，根據該偵測值的大小判斷是否有物件接近該電容式觸控板。

根據本發明，一種電容式觸控板的接近偵測方法包含施加同一調變信號驅動多條感應線，從其產生的信號解調取得偵測值，根據該偵測值的大小判斷是否有物件接近該電容式觸控板。

根據本發明，一種利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法包含將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近，若有物件接近，則切換該電容式觸控板操作於定位偵測以偵測該物件的位置。

根據本發明，一種利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法包含將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近，若有物件接近，則鎖定該電容式觸控板禁止其操作於定位偵測以避免誤動作。

根據本發明，一種利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法包含將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近，若有物件接近，且使用該電容式觸控板的系統於待機狀態，則喚醒該系統。

圖1係本發明使用的電容式觸控板系統，觸控板10包含X軸感應線12及Y軸感應線14，類比多工器16從該等感應線選擇一或多條連接調變器18，調變器18為電流源，其頻率與電流是可調的，用以提供調變信號D1、D2施加到選擇的感應線，對其充放電，受調變信號D1驅動的感應線連接解調器20，受其解調，而調變信號D2驅動的感應線不連接解調器20，調變信號D1、D2要驅動的感應線由微控制器22的韌體選取。此系統在偵測前先進行初始化，調整調變器18提供的電流大小及後端電路24中各元件的類比參數，使解調器20解調後的信號經過後端電路24及類比數位轉換器(ADC)26得到的偵測值落在預設的範圍內，以便微控制器22讀取。

圖2係調變器18對感應線充放電產生的電壓波形，若無物件接近受測感應線，則從其偵測到的電壓信號為波形28；若有物件接近受測感應線，則因為受測感應線的電容值增加，所以從其偵測到的電壓信號變成波形30。解調器20將波形28或30解調產生直流電壓信號，無物件接近時的直流位準為V1，有物件接近時為較小的直流位準V2。從直流位準V1及V2之間的差值可推算受測感應線的電容值的變化量，進而判斷是否有物件存在。

圖3係本發明的第一實施例。在偵測感應線32時，施加調變信號D1驅動感應線32，並對其解調以偵測其電容值。當感應線32接受調變信號D1驅動時，同步以與調變信號D1同相的調變信號D2驅動感應線12、14，以降低感應線32與其餘的感應線12、14之間的寄生電容所造成的影響，但不對接受調變信號D2驅動的感應線12、14進行解調。

圖4係定位偵測與圖3所示的接近偵測從X軸與Y軸偵測到的電容值的變化量投影圖的比較。定位偵測是習知技術，其係針對每條X軸與Y軸的感應線單獨進行電容值的變化量的偵測，得到波形34及36，並依據每條感應線的電容值的變化量執行內差運算，得到物件碰觸的精確位置。定位偵測由於感度較小，用於接近偵測的效果不佳。使用圖3的接近偵測其感度遠高於定位偵測，在物件接近電容式觸控板時，X軸與Y軸的電容值的變化量的投影波形38及40整面浮起，容易判斷有物件接近。

圖5係本發明的第二實施例。在進行接近偵測時，所有X軸與Y軸的感應線12、14被當作受測感應線，對其施加調變信號D1驅動並解調，因而測得其總電容值的變化量，再據以判斷是否有物件接近。

圖6係本發明的第三實施例。電容式觸控板具有屏蔽層42位於感應線之下層，主要用於遮蔽來自下方的雜訊，避免干擾對該等感應線的偵測。電容式觸控板通常被固定在機殼的金屬框或液晶顯示模組上，圖6中的金屬框44表示機殼的金屬框或液晶顯示模組的接地條。在此實施例中，除了如圖3或圖5提供調變信號驅動感應線外，更同步施加調變信號D2於屏蔽層42及外圍金屬框44，以降低接地面(ground plane)造成的影響，如此可增加接近偵測的有效偵測距離。在其他實施例中，亦可於屏蔽層42與外圍金屬框44兩者中擇一同步施加調變信號D2。

利用電容式觸控板本身達成的接近偵測可用來控制該電容式觸控板或其連接的系統，例如，將該電容式觸控板操作於接近偵測，一旦偵測到有物件接近時，再切換到定位偵測取得物件的精確位置。圖7及圖8係一實施例的流程圖。參照圖7，在系統開始運作時先進行初始化，分別完成接近偵測的校正程序S46及定位偵測的校正程序S48，二者皆包含載入所需的類比參數及設定，進行校正使爾後測得的輸出信號落在預定的範圍內，並儲存該校正值。經過這些校正程序後，在步驟S50將接近偵測的旗標預設為1，完成偵測前的準備。接著參照圖8，一開始因為接近偵測的旗標預設為1，因此在步驟S52檢視接近偵測的旗標後，會到步驟S54載入接近偵測的設定，並執行步驟S56的接近偵測而得到偵測值，經步驟S58與切換門檻值比較，若偵測值高於切換門檻值，則判定有物件接近，於是到步驟S60設定接近偵測的旗標為0。在執行完一次偵測後回到步驟S52檢視接近偵測的旗標。若接近偵測的旗標為0，便到步驟S62載入定位偵測的設定，接著步驟S64執行定位偵測得到偵測值，在步驟S66與最小門檻值比較。若偵測值未大於最小門檻值，則表示沒偵測到任何物件，便到步驟S68將接近偵測的旗標設為1，使下次偵測時改為接近偵測。若偵測值大於最小門檻值，便依據電容值的變化量執行內差運算，得到物件的精確位置。在其他實施例中，可以加入計數參數，用來計數偵測次數，當偵測次數到達預設值時，便切換為另一種偵測方式。

另一方面，電容式觸控板對於導體皆可感應，因此利用電容式觸控板的接近偵測可分辨接近物件的大小。例如使用者持電容式觸控手機貼近臉頰接聽時，可能因為臉頰觸碰到電容式觸控板而發生觸控輸入，導致誤動作。若利用本發明的接近偵測分辨接近物件的大小，例如手指或臉頰，使觸控板進入鎖定模式，則可忽略物件對觸控板的碰觸，避免錯誤發生。圖9係一實施例的流程圖，在此之前的校正流程與圖7所示者相同。參照圖9，一開始因為接近偵測的旗標預設為1，因此在步驟S70檢視接近偵測的旗標後，會到步驟S72載入接近偵測的設定，並執行步驟S74的接近偵測而得到偵測值，再執行步驟S76與防誤門檻值比較，而防誤門檻值比圖8中的切換門檻值大，用以偵測較大型的物件，例如臉頰的大面積導體。若偵測值大於防誤門檻值，則判定有較大型的物件接近，因此到步驟S78暫時鎖定該電容式觸控板禁止其操作於定位偵測，再回到步驟S70；若偵測值小於防誤門檻值，則判定無較大型的物件接近，於是到步驟S80設定接近偵測的旗標為0。在執行完一次偵測後回到步驟S70檢視接近偵測的旗標。若接近偵測的旗標為0，便到步驟S82載入定位偵測的設定，接著步驟S84執行定位偵測得到偵測值，在步驟S86與最小門檻值比較。若偵測值未大於最小門檻值，則表示沒偵測到任何物件，便到步驟S88將接近偵測的旗標設為1，使下次偵測時改為接近偵測。若偵測值大於最小門檻值，便依據電容值的變化量執行內差運算，得到物件的精確位置。當無物件接近時，電容式觸控板會在接近偵測與定位偵測之間輪流切換，當接近的物件為手指或輸入筆等小型的物件時，便會停留在定位偵測定位物件的精確位置。

除了上述兩種控制電容式觸控板的實施例以外，還可應用本發明之接近偵測達到省電及縮短喚醒時間的功效。例如在待機時電容式觸控板執行接近偵測，如此電容式觸控板本身及使用該電容式觸控板的系統皆可減少耗電量。當偵測到有物件接近時，電容式觸控板便喚醒該系統，因此使用者不必等待系統的喚醒時間。

以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。

10．．．觸控板

12．．．X軸感應線

14．．．Y軸感應線

16．．．類比多工器

18．．．調變器

20．．．解調器

22．．．微控制器

24．．．後端電路

26．．．類比數位轉換器

28．．．電壓波形

30．．．電壓波形

32．．．受測感應線

34．．．波形

36．．．波形

38．．．波形

40．．．波形

42．．．屏蔽層

44．．．外圍金屬框

圖1係本發明使用的電容式觸控板系統；

圖2係調變器對感應線充放電產生的電壓波形圖；

圖3係本發明之接近偵測方法的第一實施例；

圖4係定位偵測與接近偵測的電容值的變化量投影圖；

圖5係本發明之接近偵測方法的第二實施例；

圖6係本發明之接近偵測方法的第三實施例；

圖7係包含本發明的接近偵測之電容式觸控板的校正流程圖；

圖8係應用本發明的接近偵測控制電容式觸控板的第一實施例；以及

圖9係應用本發明的接近偵測控制電容式觸控板的第二實施例。

12．．．X軸感應線

14．．．Y軸感應線

32．．．受測感應線

Claims

一種電容式觸控板的接近偵測方法，該電容式觸控板具有平行設置的多條感應線，該接近偵方法包含：在施加第一調變信號驅動受測感應線時，同時施加與該第一調變信號同相的第二調變信號驅動多條非受測感應線；從該受測感應線產生的信號解調取得偵測值；比較該偵測值及門檻值；以及若該偵測值大於該門檻值，則判定有物件接近該電容式觸控板；其中，該偵測值係對應該受測感應線的電容值的變化。
如請求項1之方法，更包含對該電容式觸控板的屏蔽層施加該第二調變信號。
如請求項1之方法，更包含對該電容式觸控板外圍的金屬框施加該第二調變信號。
一種電容式觸控板的接近偵測方法，該電容式觸控板具有平行設置的多條感應線，該接近偵方法包含：施加第一調變信號驅動該多條感應線；從該多條感應線產生的信號解調取得偵測值；比較該偵測值及門檻值；以及若該偵測值大於該門檻值，則判定有物件接近該電容式觸控板；其中，該偵測值係對應該多條感應線的總電容值的變化。
如請求項4之方法，更包含對該電容式觸控板的屏蔽層施加與該第一調變信號同相的第二調變信號。
如請求項4之方法，更包含對該電容式觸控板外圍的金屬框施加與該第一調變信號同相的第二調變信號。
一種利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法，該電容式觸控板具有平行設置的多條感應線，該接近偵方法包含：將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近；以及若有物件接近，則切換該電容式觸控板操作於定位偵測以取得該物件的位置；其中，該接近偵測是根據該多條感應線的電容值的變化以判斷是否有物件接近；該定位偵測是根據該多條感應線的電容值的變化以取得該物件的位置。
如請求項7之方法，其中該將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近的步驟包含：在施加第一調變信號驅動受測感應線時，同時施加與該第一調變信號同相的第二調變信號驅動多條非受測感應線；從該受測感應線產生的信號解調取得偵測值；比較該偵測值及門檻值；以及若該偵測值大於該門檻值，則判定有物件接近該電容式觸控板；其中，該偵測值係對應該受測感應線的電容值的變化。
如請求項7之方法，其中該將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近的步驟包含：施加第一調變信號驅動多條感應線；從該多條感應線產生的信號解調取得偵測值；比較該偵測值及門檻值；以及若該偵測值大於該門檻值，則判定有物件接近該電容式觸控板；其中，該偵測值係對應該多條感應線的總電容值的變化。
如請求項8或9之方法，更包含對該電容式觸控板的屏蔽層施加該第二調變信號。
如請求項8或9之方法，更包含對該電容式觸控板外圍的金屬框施加該第二調變信號。
一種利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法，包含：將該電容式觸控板操作於接近偵測以產生偵測值供判斷是否有物件接近；以及若有物件接近且該偵測值大於第一門檻值，則鎖定該電容式觸控板禁止其操作於定位偵測以避免誤動作。
如請求項12之方法，其中該將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近的步驟包含：在施加第一調變信號驅動受測感應線時，同時施加與該第一調變信號同相的第二調變信號驅動多條非受測感應線；從該受測感應線產生的信號解調取得該偵測值；比較該偵測值及第二門檻值；以及若該偵測值大於該第二門檻值，則判定有物件接近該電容式觸控板；其中，該偵測值係對應該受測感應線的電容值的變化。
如請求項12之方法，其中該將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近的步驟包含：施加第一調變信號驅動多條感應線；從該多條感應線產生的信號解調取得該偵測值；比較該偵測值及第二門檻值；以及若該偵測值大於該第二門檻值，則判定有物件接近該電容式觸控板；其中，該偵測值係對應該多條感應線的總電容值的變化。
如請求項13或14之方法，更包含對該電容式觸控板的屏蔽層施加該第二調變信號。
如請求項13或14之方法，更包含對該電容式觸控板外圍的金屬框施加該第二調變信號。
一種利用電容式觸控板的接近偵測之控制方法，包含：將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近；以及若有物件接近，且使用該電容式觸控板的系統於待機狀態，則喚醒該系統。
如請求項17之方法，其中該將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近的步驟包含：在施加第一調變信號驅動受測感應線時，同時施加與該第一調變信號同相的第二調變信號驅動多條非受測感應線；從該受測感應線產生的信號解調取得偵測值；比較該偵測值及門檻值；以及若該偵測值大於該門檻值，則判定有物件接近該電容式觸控板；其中，該偵測值係對應該受測感應線的電容值的變化。
如請求項17之方法，其中該將該電容式觸控板操作於接近偵測以判斷是否有物件接近的步驟包含：施加第一調變信號驅動多條感應線；從該多條感應線產生的信號解調取得偵測值；比較該偵測值及門檻值；以及若該偵測值大於該門檻值，則判定有物件接近該電容式觸控板；其中，該偵測值係對應該多條感應線的總電容值的變化。
如請求項18或19之方法，更包含對該電容式觸控板的屏蔽層施加該第二調變信號。
如請求項18或19之方法，更包含對該電容式觸控板外圍的金屬框施加該第二調變信號。