TWI657363B - 觸控裝置 - Google Patents

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TWI657363B
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羅文凱
吳錫堯
陳彥華
曾宜雯
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大陸商業成科技（成都）有限公司
大陸商業成光電（深圳）有限公司
英特盛科技股份有限公司
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Abstract

一種觸控裝置，包括觸控面板及至少一個驅動單元，所述觸控面板包 括沿第一方向延伸的多條第一觸控電極及沿第二方向延伸的多條第二觸控電極，每一驅動單元包括m個輸出端與n個輸入端，所述觸控裝置在所述至少一個驅動單元的控制下具有能夠在兩個工作狀態下切換的功能，在第一工作狀態下，每一驅動單元藉由所述m個輸出端分別向m條相鄰的第一觸控電極輸入觸控驅動信號，並藉由n個輸入端分別接收n條相鄰的第二觸控電極輸出的觸控感測信號；在第二工作狀態下，每一驅動單元藉由一個輸出端向所述m條相鄰的第一觸控電極輸入同一觸控驅動信號，並藉由一個輸入端同時接收所述n條相鄰的第二觸控電極輸出的觸控感測信號，m與n均為大於1的整數。

Description

觸控裝置
本發明涉及一種觸控裝置。
目前電容式觸控技術，尤其是投射式電容觸控技術在觸控顯示領域得到了廣泛的應用。投射式電容式觸控技術是利用人體作為假想的接地物(導電體)來工作的，當人體(如手指)觸摸觸控面板時，手指與觸控面板上的觸控電極之間形成耦合電容，觸點處的電流信號受該耦合電容的影響發生改變從而在觸控電極上產生觸控感測信號，驅動單元根據該觸控感測信號計算出觸點的位置。通常，投射式電容觸控面板的觸控電極主要包括驅動電極(Tx)及感測電極(Rx)，二者正交分佈在整個面板上。通常，驅動電極用於接收觸控驅動信號，相應地，感測電極用於感測回應到的觸控感測信號，其中，觸控驅動信號由觸控驅動晶片提供，且觸控驅動晶片進一步接收與分析觸控感測信號以獲取觸點座標。通常每條驅動電極分別接收觸控驅動信號，相應地，每條感測電極相應產生觸控感測信號，此時，兩感測電極(或驅動電極)的間距定義了觸控節距(sensor pitch)。通常，對於同種材質的觸控面板，上述耦合電容的電容值受觸控節距的平方值與觸控面板的厚度的比值影響。若要增大觸控面板的厚度，為了維持相同的感測性能，觸控節距就需要相應增大。然而從工藝上進行改進需要重新製作光罩來形成新的節距較大的觸控電極，要付出較高的時間及成本。
有鑑於此，有必要提供一種能支援厚度較大的觸控面板的觸控裝置。
一種觸控裝置，包括觸控面板及至少一個驅動單元，所述觸控面板包括沿第一方向延伸的多條第一觸控電極及沿第二方向延伸的多條第二觸控電極，所述每一驅動單元包括m個輸出端與n個輸入端，所述觸控裝置在所述至少一個驅動單元的控制下具有能夠在第一工作狀態與第二工作狀態下切換的功能，在所述第一工作狀態下，所述每一驅動單元藉由所述m個輸出端分別向所述m條相鄰的第一觸控電極輸入觸控驅動信號，並藉由n個輸入端分別接收所述n條相鄰的第二觸控電極輸出的觸控感測信號；在所述第二工作狀態下，所述每一驅動單元藉由一個輸出端向所述m條相鄰的第一觸控電極輸入同一觸控驅動信號，並藉由一個輸入端同時接收所述n條相鄰的第二觸控電極輸出的觸控感測信號，m與n均為大於1的整數。
本發明的觸控裝置藉由電路設計等效增大觸控節距，以達到支持厚觸控面板的目的，並且藉由改變觸控驅動信號及觸控感測信號的傳輸路徑可實現支援厚觸控面板與薄觸控面板之間的切換，無需在觸控面板的製作工藝上進行改進，更加便捷且節省成本。
1‧‧‧觸控裝置
10‧‧‧觸控面板
11‧‧‧觸控驅動電路
101‧‧‧觸控區域
102‧‧‧周邊區域
110‧‧‧第一觸控電極
120‧‧‧第二觸控電極
100‧‧‧第一感測墊
200‧‧‧第二感測墊
111‧‧‧驅動電極線
121‧‧‧感測電極線
20‧‧‧驅動控制單元
25‧‧‧觸控信號產生與處理模組
20a‧‧‧驅動單元
23‧‧‧控制單元
230‧‧‧信號線
231‧‧‧第一信號線
232‧‧‧第二信號線
22‧‧‧開關電路單元
221‧‧‧第一開關
222‧‧‧第二開關
210‧‧‧輸出端
220，220a‧‧‧輸入端
P，P1，P2‧‧‧觸控節距
圖1為本發明觸控裝置的結構示意圖。
圖2為本發明一實施例觸控裝置處於第一工作狀態時的結構示意圖。
圖3為圖2中觸控裝置處於第二工作狀態時的結構示意圖。
圖4為本發明一實施例的觸控面板的結構示意圖。
圖5為本發明一實施例的觸控電極的結構示意圖。
圖6為本發明另一實施例的觸控電極的結構示意圖。
請參閱圖1，圖1為本發明的觸控裝置1的結構示意圖。所述觸控裝置1包括觸控面板10及一觸控驅動電路11。所述觸控面板10為操作物提供觸控區域101，以接收操作物的觸碰動作，並相應轉化為電信號輸出，觸控面板10包括觸控區域101及圍繞所述觸控區域101的周邊區域102，所述觸控區域101設置有多個觸控電極，具體為沿第一方向D1延伸的多條第一觸控電極110及沿第二方向D2延伸的多條第二觸控電極120。在本實施例中，D1方向與D2方向正交設置。所述周邊區域102設置有多條驅動電極線111及感測電極線121。所述觸控驅動電路用於驅動與控制所述觸控面板10工作，包括用於判斷觸控座標的觸控信號產生與處理模組25及驅動控制單元20。
觸控信號產生與處理模組25用於產生觸控驅動信號，並對接收到的觸控感測信號進行分析處理。觸控信號產生與處理模組25產生的觸控驅動信號與觸控電極感應到的觸控感測信號經由驅動控制單元20進行傳輸。驅動控制單元20藉由改變觸控驅動信號與觸控感測信號的傳輸路徑控制觸控裝置1能夠在第一工作狀態與第二工作狀態之間切換。觸控面板10在第一工作狀態與第二工作狀態均能實現觸點位置的感測，其中，第一工作狀態下觸控面板10的感測解析度高於第二工作狀態下觸控面板10的感測解析度。後文將對第一工作狀態與第二工作狀態進行詳細說明。
如圖1所示，所述多條第一觸控電極110被分為多組，每組包含相鄰的m條第一觸控電極110，每一第一觸控電極110連接一條驅動電極線111；所述多條第二觸控電極120被分為多組，每組包含相鄰的n條第二觸控電極120，每一第二觸控電極120連接一條感測電極線121。驅動控制單元20包括至少一驅動單元20a，每個驅動單元20a與一組m條相鄰的第一觸控電極110及一組n條相鄰的第二觸控電極120對應連接。具體地，每一所述驅動單元20a包括m個輸出端210及n個輸入端220，所述m個輸出端210與一組m條驅動電極線111一一對應，所述 n個輸入端220與一組n條感測電極線121一一對應，其中m、n取大於1的整數。驅動單元20a由輸出端210向第一觸控電極110輸出觸控驅動信號，並由輸入端220接收第二觸控電極120的觸控感測信號。所述驅動單元20a藉由輸出端210輸出觸控驅動信號並藉由驅動電極線111將所述觸控驅動信號傳遞至第一觸控電極110，當人的手指觸摸到所述觸控面板10上的觸點時，所述觸點對應的第二觸控電極120上獲得觸控感測信號，並藉由相應的感測電極線121將所述觸控感測信號藉由所述輸入端220輸入至所對應的驅動單元20a。
以圖中所示一個驅動單元20a為例，在所述第一工作狀態下，所述驅動單元20a控制觸控驅動信號藉由所述m個輸出端210經由m條驅動電極線111分別向所述m條第一觸控電極110輸入，並藉由n個輸入端220經由n條感測電極線121分別接收所述n條第二觸控電極120輸出的觸控感測信號，此時，對於該組觸控電極而言，第一觸控電極110與第二觸控電極120能夠定義m×n個觸控座標，故觸控解析度為m×n，相鄰兩條第一觸控電極110(或第二觸控電極120)的間距定義為觸控節距(sensor pitch)P；在所述第二工作狀態下，所述驅動單元20a向所述m條相鄰的第一觸控電極110輸入同一觸控驅動信號，並具有將多個輸入端220並接的功能，當n個輸入端220接收到所述n條相鄰的第二觸控電極120輸出的觸控感測信號，驅動單元20a控制n個輸入端220並接為一輸入端220a，使得n條第二觸控電極120輸入的信號均自輸入端220a輸入，此時，所述m條相鄰的第一觸控電極110同時接收同一觸控驅動信號，且所述n條第二觸控電極120回應該觸控驅動信號並輸出同一觸控感測信號，亦即，所述m條相鄰的第一觸控電極110及所述n條相鄰的第二觸控電極，所述一組m條相鄰的第一觸控電極110等效為一條等效第一觸控電極，所述一組n條相鄰的第二觸控電極等效為一條等效第二觸控電極，僅能產生一個觸控座標，故對於該組觸控電極而言，觸控解析度為一，此時，所述兩相鄰等效第一觸控電極的間距為所述兩相鄰第一觸控電極110間距的 m倍，所述兩相鄰等效第二觸控電極的間距為所述兩相鄰第二觸控電極120間距的n倍。當有多個驅動單元20a分別連接多組觸控電極時，觸控解析度下降至等於驅動單元20a的個數。故，在第二工作狀態下，所述驅動單元20a所能支援的觸控面板的厚度也相應增大。如此，僅藉由驅動單元20a的設計改變觸控驅動信號與觸控感測信號的傳輸路徑就可達到支援厚觸控面板的目的，而無需在觸控面板的製作工藝上進行改進，更加便捷且節省成本。m與n均大於1。優選地，m=n。
在本實施例中，所述驅動控制單元20還包括至少一個開關電路單元22，每一開關電路單元22連接在一個驅動單元20a與所述觸控面板10之間，每一驅動單元20a控制所對應的開關電路單元22的工作狀態，以此來控制所述觸控裝置1在所述第一工作狀態與第二工作狀態切換。具體地，每一開關電路單元22包括多個第一開關221及多個第二開關222，所述m條驅動電極線111其中一條驅動電極線111與所對應的輸出端210常連接，剩餘的m-1條驅動電極線111中每一驅動電極線111分別經由第一開關221連接至所對應的m-1個輸出端210，同時，剩餘的m-1條驅動電極線111分別經由一第二開關222與所述常連接的驅動電極線111連接。所述n條感測電極線121其中一條感測電極線121與所對應的輸入端220常連接，所述常連接的輸入端220作為並接的輸入端220a，剩餘的n-1條感測電極線121中每一感測電極線121經由一第一開關221與所對應的輸入端220相連，同時，剩餘的n-1條感測電極線121分別經由一第二開關222與所述常連接的感測電極線121連接。
藉由控制開關電路單元22的第一開關221與第二開關222的關斷與導通來控制觸控裝置1在所述第一工作狀態與第二工作狀態切換。具體地，當所述第一開關221處於導通狀態，且所述第二開關222處於關斷狀態時，所述觸控裝置1處於第一工作狀態。當所述第一開關221處於關斷狀態，且所述第二開關222處於導通狀態時，所述觸控裝置1處於第二工作狀態。
在本實施例中，驅動控制單元20進一步包括一控制單元23，該控制單元23藉由信號線230向每一驅動單元20a輸入控制信號來改變觸控驅動信號與觸控感測信號的傳輸路徑控制觸控裝置1能夠在第一工作狀態與第二工作狀態之間切換。具體地，該控制信號控制第一開關221與第二開關222的導通與關斷來實現這一功能。優選地，控制信號表徵所述觸控面板10的厚度與每一驅動單元20a輸出同一觸控驅動信號的輸出端210的數目及接收同一觸控感測信號的輸入端220的數目之間的關係，即所述觸控面板10的厚度與每一驅動單元20a輸出同一觸控驅動信號的輸出端210的數目及需並接的輸入端220的數目之間的關係。每一驅動單元20a依據所述控制信號來選擇性地導通與關斷第一開關221與第二開關222。在一實施例中，驅動單元20a可包含有觸發器電路，在控制信號的控制下，所述觸發器電路相應產生導通信號與截止信號來控制第一開關221與第二開關222的導通與關斷，該第一開關221與第二開關222為具有一控制端的三端控制元件，如MOS管，該控制端用於接收導通信號或截止信號。所述觸控驅動電路11可為一積體電路晶片。可變更地，觸控信號產生與處理模組25可單獨為一積體電路晶片，觸控驅動電路11可獨立設置在電路板或周邊區域102上。
請參閱圖2與圖3，以m=n=2為例，分別展示了觸控面板10在第一工作狀態與第二工作狀態時的情況。每一驅動單元20a包括兩個輸出端210及兩個輸入端220，對應兩條驅動電極線111並連接兩條相鄰的第一觸控電極110，對應兩條感測電極線121並連接兩條相鄰的第二觸控電極120。每一開關電路單元22包括兩個第一開關221及兩個第二開關222，所述兩條驅動電極線111其中一條驅動電極線111與所對應的輸出端210常連接，另一條驅動電極線111與所述常連接的驅動電極線111之間設置一第一開關221，且另一條驅動電極線111及與之對應的輸出端210之間設置一第二開關222；所述兩條感測電極線121其中一條感測電極線121與所對應的輸入端220常連接，另一條感測電極線121與所述常連接的感 測電極線121之間設置一第一開關221，且另一條驅動電極線111及與之對應的輸入端220之間設置一第二開關222。控制單元23藉由信號線230向所述驅動單元20a輸入控制信號，所述信號線230包括一第一信號線231及一第二信號線232，每一驅動單元20a依據第一信號線231與第二信號線232上載入的控制信號的組合，來選擇性地導通與關斷第一開關221與第二開關222。所述控制信號表徵所述觸控面板的厚度與所述每一驅動單元20a輸出同一觸控驅動信號的輸出端210的數目及接收同一觸控感測信號的輸入端220的數目之間的關係，也就是所述觸控面板10厚度與所述觸控單元節距之間的關係。
當第一信號線231輸入為0，第二信號線232輸入為1時，所述第一開關221處於導通狀態，所述第二開關222處於關斷狀態，所述觸控裝置1處於第一工作狀態。請參閱圖2，圖2為觸控裝置1處於第一工作狀態時的結構示意圖。所述驅動單元20a藉由所述一個輸出端210經由一條驅動電極線111向所述一條第一觸控電極110輸入觸控驅動信號，並藉由一個輸入端220經由一條感測電極線121接收所述一條第二觸控電極120輸出的觸控感測信號，對於該組觸控電極而言，第一觸控電極110與第二觸控電極120能夠定義2×2個觸控座標，故觸控解析度為2×2，此時，觸控節距為相鄰兩條第一觸控電極110(或第二觸控電極120)的間距P1。
當第一信號線231輸入為1，第二信號線232輸入為0時，所述第一開關221處於關斷狀態，所述第二開關222處於導通狀態，所述觸控裝置1處於第二工作狀態。請參閱圖3，圖3為觸控裝置1處於第二工作狀態時的結構示意圖。此時，所述驅動單元20a藉由一個輸出端210向所述兩條相鄰的第一觸控電極110輸入同一觸控驅動信號，並藉由一個輸入端220同時接收所述兩條相鄰的第二觸控電極120輸出的觸控感測信號，此時，所述兩條相鄰的第一觸控電極110同時接收觸控驅動信號，且所述兩條第二觸控電極120回應該觸控驅動信號並輸出同 一觸控感測信號，所述一組兩條相鄰的第一觸控電極110等效為一條等效第一觸控電極，所述一組兩條相鄰的第二觸控電極120等效為一條等效第二觸控電極，僅能產生一個觸控座標，故對於該組觸控電極而言，觸控解析度為一，此時，觸控節距為相鄰兩條等效第一觸控電極(或等效第二觸控電極的間距)的間距P2，為P1的兩倍，故此時所述驅動單元所能支援的觸控面板的厚度也相應增大。如此，僅藉由驅動單元的設計就可達到支持厚觸控面板的目的，而無需在觸控面板的製作工藝上進行改進，更加便捷且節省成本。
由此，只需在常規觸控裝置中增加上述電路設計，並藉由控制第一開關221處於導通狀態，第二開關222處於關斷狀態，就可增大所能支援的觸控面板的厚度，而無需在觸控面板10的製作工藝上進行改進，更加便捷且節省成本。
在一變更實施例中，開關電路單元22的第一開關221可省略，此時，每一驅動單元20a在接收到表徵第二工作狀態的控制信號時，觸控信號產生與處理模組25同時輸出同一觸控驅動信號給同一驅動單元20a，再經由該驅動單元20a的多個輸出端210輸出至相應的第一觸控電極110。
請參閱圖4，圖4為所述觸控面板10一實施方式的結構示意圖。所述觸控面板10包括觸控區域101及圍繞所述觸控區域101的周邊區域102，所述第一觸控電極110及所述第二觸控電極120設置於所述觸控區域101，所述驅動電極線111及感測電極線121設置於所述周邊區域102。所述每個第一觸控電極110由多個第一感測墊100串接構成，所述每個第二觸控電極120由多個第二感測墊200串接構成。每個第一感測墊100與每個第二感測墊200為菱形塊狀，且設置在靠近所述觸控面板10周邊區域的第一感測墊100與第二感測墊200呈三角形塊狀。所述第一觸控電極110與所述第二觸控電極120為透明的，所述第一觸控電極110及所述第二觸控電極120的材質可為銦錫氧化物(ITO)。
所述第一觸控電極110與所述第二觸控電極120可同層設置，亦可不同層設置。
所述第一觸控電極110及所述第二觸控電極120的材質還可包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物，或者上述的組合。
所述第一感測墊100及所述第二感測墊200的形狀還可包括條狀(如圖1)、六邊形或其它形狀。
如圖5及圖6所示，所述觸控面板10的觸控電極的結構還可為金屬格線電極(Metal Mesh)，所述金屬格線的網格形狀可包括菱形網格、六邊形網格或其它形狀的網格。

Claims (10)

  1. 一種觸控裝置，包括觸控面板及至少一個驅動單元，該觸控面板包括沿第一方向延伸的多條第一觸控電極及沿第二方向延伸的多條第二觸控電極，該每一驅動單元包括m個輸出端與n個輸入端，其改良在於：該觸控裝置在該至少一個驅動單元的控制下具有能夠在第一工作狀態與第二工作狀態下切換的功能，在該第一工作狀態下，該每一驅動單元藉由該m個輸出端分別向該m條相鄰的第一觸控電極輸入觸控驅動信號，並藉由n個輸入端分別接收該n條相鄰的第二觸控電極輸出的觸控感測信號；在該第二工作狀態下，該每一驅動單元藉由一個輸出端向該m條相鄰的第一觸控電極輸入同一觸控驅動信號，並藉由一個輸入端同時接收該n條相鄰的第二觸控電極輸出的觸控感測信號，m與n均為大於1的整數。
  2. 如請求項1所述的觸控裝置，其中，該觸控面板還包括多條驅動電極線及多條感測電極線，每一該第一觸控電極藉由一條驅動電極線連接至該至少一個驅動單元，每一該第二觸控電極藉由一條感測電極線連接至該至少一個驅動單元，每一驅動單元的m個輸出端對應m條驅動電極線，n個輸入端對應n條感測電極線。
  3. 如請求項2所述的觸控裝置，其中，該觸控裝置還包括至少一個開關電路單元，該每一開關電路單元連接於該觸控面板與該每一驅動單元之間，該每一驅動單元控制其所對應的開關電路單元來控制該觸控裝置在該第一工作狀態與第二工作狀態之間切換。
  4. 如請求項3所述的觸控裝置，其中，該每一開關電路單元包括多個第一開關及多個第二開關，該m條驅動電極線其中一條驅動電極線與所對應的輸出端常連接，剩餘的m-1條驅動電極線中每一驅動電極線分別經由第一開關連接至所對應的m-1個輸出端，同時，剩餘的m-1條驅動電極線分別經由一第二開關與該常連接的驅動電極線連接；該n條感測電極線其中一條感測電極線與所對應的輸入端常連接，該常連接的輸入端作為並接的輸入端，剩餘的n-1條感測電極線中每一感測電極線經由一第一開關與所對應的輸入端相連，同時，剩餘的n-1條感測電極線分別經由一第二開關與該常連接的感測電極線連接。
  5. 如請求項1所述的觸控裝置，其中，該觸控裝置還包括一控制單元，該控制單元向該至少一個驅動單元輸入控制信號來控制該觸控裝置在該第一工作狀態與第二工作狀態之間切換，該控制信號表徵該觸控面板厚度與該每一驅動單元輸出同一觸控驅動信號的輸出端的數目及接收同一觸控感測信號的輸入端的數目之間的關係。
  6. 如請求項5所述的觸控裝置，其中，該控制單元控制該至少一驅動單元來選擇第一開關與第二開關的關斷與導通使該觸控裝置在該第一工作狀態與第二工作狀態中切換，當第一開關導通，第二開關關斷時，該觸控裝置處於該第一工作狀態；當第一開關關斷，第二開關導通時，該觸控裝置處於該第二工作狀態。
  7. 如請求項6所述的觸控裝置，其中，該每一驅動單元包含有觸發器電路，該控制單元控制該觸發器電路相應產生導通信號與截止信號來控制該第一開關與第二開關的導通與關斷。
  8. 如請求項1所述的觸控裝置，其中，該觸控裝置還包括一觸控信號產生與處理模組，該觸控信號產生與處理模組用於產生觸控驅動信號，並對接收到的觸控感應信號進行分析處理。
  9. 如請求項8所述的觸控裝置，其中，該觸控信號產生與處理模組與該至少一驅動單元集成在一塊電路晶片中。
  10. 如請求項1-9任一項所述的觸控裝置，其中，m=n。
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