TWM483489U - 自電容多點觸控結構 - Google Patents

Description

自電容多點觸控結構

本創作係關於一種具有觸控板的顯示螢幕之結構，尤指一種自電容多點觸控結構。

電容式觸控面板具有縱橫排列之透明導體線或透明導體電極點。電容式觸控面板技術原理是當手指或其他介質接觸到觸控面板的透明導體線或透明導體電極點時，排列之透明導體線或透明導體電極點與人體之間的靜電結合會產生電容變化。再由電容變化從所產生之電流或電壓來檢測觸控點的座標。

一般電容式觸控面板驅動的方法係感測每一條導體線對地電容，藉由對地電容值變化判斷是否有物體靠近電容式觸控面板，此即為習知的自電容(self capacitance)感測。其中，自電容或對地電容並非實體電容，其係每一條導體線的寄生及雜散電容。圖1係習知自電容(self capacitance)感測之示意圖。其在第一時間週期，先由第一方向的驅動及感測器110驅動第一方向的導體線，用以對第一方向的導體線的自電容充電。再於第二時間週期，驅動及 感測器110偵測第一方向的導體線上的電壓。又於第三時間週期，由第二方向的驅動及感測器120驅動第二方向的導體線，用以對第二方向的導體線的自電容充電。再於第四時間週期，驅動及感測器120偵測第二方向的導體線上的電壓。

圖1中的習知自電容(self capacitance)感測方法。其係在同一條導體線上同時連接有驅動電路及感測電路，先對導體線驅動後，再對同一導體線感測其訊號的變化量，以決定自電容大小。它的好處是資料量較少，觸控面板的單一圖框(frame)只有m+n筆資料(假設第一方向的導體線有m條，第二方向的導體線有n條)，而可節省硬體成本。由於資料處理的量較少，所以具有較低的功率消耗。自電容感測方法的缺點則為當觸控面板上同時有多點觸控時，會有鬼點現象(ghost point effect)，導致自電容感測方法難以支援多點觸控的應用。

如圖1所示，當兩根手指同時觸碰電容式觸控面板上的B點、及C點時，驅動及感測器110則會於Y1及Y2處偵測到第一方向的導體線上的電壓異於其他處導體線上的電壓。而驅動及感測器120則會於X1及X2處偵測到第二方向的導體線上的電壓異於其他處導體線上的電壓，因此會判定在A點、B點、C點、及D點處有觸碰點，惟其中之A點及D點實際並未被碰觸而稱之為鬼點。故自電容感測方法在多點觸控時會有鬼點現象。因此，習知多點觸控結構仍有改善的空間。

本創作之主要目的在提供一種自電容多點觸控結構，可避免觸碰偵測時所產生的鬼點，以增進感測的正確性。

依據本創作之一特色，本創作提出一種自電容多點觸控結構，包括有一面板、複數個第一感應電極線、複數個第二感應電極線、一第一切換器組、一第二切換器組、及一控制器。該複數個第一感應電極線依據一第一方向佈設於該面板上。該複數個第二感應電極線依據一第二方向佈設於該面板上。該第一切換器組具有複數個第一切換器，每一第一切換器的一第一端連接至一對應的第一感應電極線，每一第一切換器的一第二端連接至一共同第一輸出端。該第二切換器組具有複數個第二切換器，每一第二切換器的一第一端連接至一對應的第二感應電極線，每一第二切換器的一第二端連接至一共同第二輸出端。該控制器連接至該第一切換器組的每一第一切換器的一控制端、該第二切換器組的每一個該第二切換器的一控制端、該共同第一輸出端及該共同第二輸出端，以控制該複數個第一切換器是否電氣連接至該共同第一輸出端、及控制該複數個第二換器是否電氣連接至該共同第二輸出端；其中，該控制器設定該複數個切換器的控制端，以使該複數個第一感應電極線之一個第一感應電極線與該複數個第二感應電極線之一個第二感應電極線電氣連接，俾進行觸碰感測。

110‧‧‧第一方向的驅動及感測器

120‧‧‧第二方向的驅動及感測器

200‧‧‧自電容多點觸控結構

210‧‧‧面板

220‧‧‧第一感應電極線

230‧‧‧第二感應電極線

240‧‧‧第一切換器組

250‧‧‧第二切換器組

260‧‧‧控制器

241‧‧‧第一切換器

251‧‧‧第二切換器

com1‧‧‧共同第一輸出端

com2‧‧‧共同第二輸出端

a‧‧‧第一端

b‧‧‧第二端

c‧‧‧控制端

310‧‧‧接腳

320‧‧‧電阻

330‧‧‧第一二極體

340‧‧‧第二二極體

350‧‧‧開關

241-3‧‧‧第一切換器

251-2‧‧‧第二切換器

220-1、220-2、220-3、220-4、220-5、220-M‧‧‧第一感應電極線

230-1、230-2、230-3、230-N‧‧‧第二感應電極線

A、B、C、D、E、F、G、H、I、J‧‧‧圓圈

S610~S690‧‧‧步驟

S810~S890‧‧‧步驟

圖1中的習知自電容感測方法。

圖2係本創作之一種自電容多點觸控結構的方塊圖

圖3係本創作切換器之電路圖。

圖4係本創作感應電極線連接之示意圖。

圖5係本創作感測點偵測之示意圖。

圖6係本創作進行觸碰偵測之流程圖。

圖7A至圖7C係本創作感測點偵測之另一示意圖。

圖8係本創作進行觸碰偵測之另一流程圖。

本創作是關於一種自電容多點觸控結構。圖2係本創作之一種自電容多點觸控結構200一範例的方塊圖，該自電容多點觸控結構200包括有一面板210、複數個第一感應電極線220、複數個第二感應電極線230、一第一切換器組240、一第二切換器組250及一控制器260。

該複數個第一感應電極線220依據一第一方向(X)佈設於該面板210上。該複數個第二感應電極線230依據一第二方向(Y)佈設於該面板210上。於該第一方向上有M條第一感應電極線220，於該第二方向上有N條第二感應電極線230，當中M、N為大於1之整數。

該第一切換器組240具有複數個第一切換器 241。每一第一切換器241的一第一端a連接至一對應的第一感應電極線220，每一第一切換器241的一第二端b連接至一共同第一輸出端com1。

該第二切換器組250具有複數個第二切換器251。每一第二切換器251的一第一端a連接至一對應的第二感應電極線230，每一第二切換器251的一第二端b連接至一共同第二輸出端com2。

該控制器260連接至該第一切換器組240的每一第一切換器241的一控制端c、該第二切換器組250的每一個該第二切換器251的一控制端c、該共同第一輸出端com1及該共同第二輸出端com2，以控制該複數個第一切換器241是否電氣連接至該共同第一輸出端com1、及控制該複數個第二換器251是否電氣連接至該共同第二輸出端com2。其中，該控制器260設定該複數個切換器241、251的控制端，以使該複數個第一感應電極線220之一個第一感應電極線220與該複數個第二感應電極線230之一個第二感應電極線230電氣連接，俾進行觸碰感測。

該控制器260設定該複數個第一切換器241及複數個第二切換器251的控制端，以使該一個第一感應電極線220與該一個第二感應電極線230在該控制器260內部電氣連接，俾進行觸碰感測。

第一切換器241及第二切換器251的硬體係相同。圖3係本創作切換器241、251之一範例的電路圖，該切換器包括包含一接腳310、一電阻320、一第一二極體330、 一第二二極體340、及一開關350。

該接腳310作為該切換器241、251的第一端a而連接至一對應的感應電極線220、230，該電阻320之一端連接至該接腳310。該第一二極體330的陽極連接至該電阻320之另一端，其陰極連接至一高電位(V+)。該第二二極體340的陰極連接至該電阻320之另一端，其陽極連接至一低電位(V-)。該開關350的一端連接至該電阻320之另一端，其另一端作為該切換器241、251的第二端b而連接至共同輸出端com1、或com2，其控制端351作為該切換器241、251的控制端c而連接至該控制器260。

該控制器260接至該多數個切換器241、251的每一個切換器241、251的控制端351，以控制多數個切換器241、251的第一端a是否電氣連接至該共同輸出端com1、com2。

圖4係本創作感應電極線連接之示意圖。該控制器260設定該多數個切換器241、251的控制端351。在一時間點，只有一個第一感應電極線220-3經由該第一切換器241-3電氣連接至該共同第一輸出端com1、以及只有一個第二感應電極線230-2經由該第二切換器251-2電氣連接至該共同第二輸出端com2。該控制器260並在其內部將該共同第一輸出端com1及該共同第二輸出端com2電氣連接，以使該第一感應電極線220-3與該第二感應電極線230-2在該控制器260內部電氣連接，俾使該控制器260進行自電容(self capacitance)觸碰感測。於其他實施例中，該第一感應電極線 220-3及該第二感應電極線230-2亦可在該控制器260外部電氣連接。

如圖4所示，在該第一感應電極線220-3及該第二感應電極線230-2的交叉處雖非直接電氣連接，但該第一感應電極線220-3經由該第一切換器241-3電氣連接至該共同第一輸出端com1，再經由該控制器260內部連接至該共同第二輸出端com2，經由該第二切換器251-2連接至該第二感應電極線230-2。如圖4中圓圈A處所示，此可在該面板210形成一個感測點。

在不同時間點，該第二感應電極線230-1、230-2、...、230-N分別與第一感應電極線220-1、220-2、220-3、...、220-M電氣連接，而產生複數個感測點。當該控制器260控制該第一感應電極線220及該第二感應電極線230進行電氣連接以進行觸碰偵測，其所耗費時間為微秒(μs)等級，而一使用者手指的動作為數百毫秒(ms)至甚至數秒。雖然在一特定時間內只有一條第二感應電極線230與一條第一感應電極線220電氣連接，然而在使用者手指的觸碰期間，該控制器260可控制該平面210上所有的該第一感應電極線220和所有的該第二感應電極線230分別一一電氣連接。由於該第一方向上有M條第一感應電極線且該第二方向上有N條第二感應電極線，故可形成M×N個感測點，當中M、N為大於1之整數。該M×N個感測點可形成一觸碰感測平面。

當一觸碰點位於第i條第一感應電極線及第j條第二感應電極線的交會處時，位於第i條第一感應電極線及 第j條第二感應電極線的感測點所感應的電氣訊號會比觸碰點位於第i條第一感應電極線但異於該感測點交會處的其他處所感應的電氣訊號為大。同樣，觸碰點位於第i條第一感應電極線及第j條第二感應電極線的感測點所感應的電氣訊號會比觸碰點位於第j條第二感應電極線但異於該感測點交會處的其他處所感應的電氣訊號為大。

當一感測點位於第i條第一感應電極線及第j條第二感應電極線的交會處時，觸碰點位於第i條第一感應電極線但異於該感測點交會處的其他處時所感應到的電氣訊號會比觸碰點位於非該第i條第一感應電極線且非該第j條第二感應電極線處所感應到的電氣訊號為大；且觸碰點位於第j條第二感應電極線但異於該感測點交會處的其他處時所感應到的電氣訊號會比觸碰點位於非該第i條第一感應電極線且非該第j條第二感應電極線處所感應到的電氣訊號為大。

圖5係本創作感測點偵測之示意圖。如圖5所示，該第二感應電極線230-2與第一感應電極線220-3電氣連接。當一觸碰點(手指)分別位於不同位置時第i條第一感應電極線(220-3)及第j條第二感應電極線(230-2)的交會處(圓圈B)時，位於第i條第一感應電極線(220-3)及第j條第二感應電極線(230-2)的感測點(圓圈B)所感應的電氣訊號會比位於第i條第一感應電極線(220-3)但異於該感測點(圓圈B)的其他處(圓圈E、圓圈J)所感應的電氣訊號大。同時，位於第i條第一感應電極線(220-3)及第j條第二感應電極線(230-2)的感測點(圓圈B)所感應的電氣訊號會比位於第j條第二感應電極線 (230-2)但異於該感測點(圓圈B)的其他處(圓圈C、圓圈D、圓圈A、圓圈H)所感應的電氣訊號大。亦即，SigB>SigC且SigB>SigE，當中，SigB是觸碰點為圓圈B所感應的電氣訊號、SigC是觸碰點為圓圈C所感應的電氣訊號、SigE是觸碰點為圓圈E所感應的電氣訊號。

當一觸碰點(手指)分別位於不同位置時第i條第一感應電極線(220-3)及第j條第二感應電極線(230-2)的交會處(圓圈B)時，位於第i條第一感應電極線(220-3)但異於該感測點(圓圈B)的其他處(圓圈E)所感應的電氣訊號會比位於非該第i條第一感應電極線(220-3)且非該第j條第二感應電極線(230-2)處(圓圈F)所感應的電氣訊號大，且位於第j條第二感應電極線(230-2)但異於該感測點(圓圈B)的其他處(圓圈C)所感應的電氣訊號會比位於非該第i條第一感應電極線(220-3)且非該第j條第二感應電極線(230-2)處(圓圈F)所感應的電氣訊號大。亦即，SigE>SigF且SigC>SigF，當中，SigF是觸碰點為圓圈F所感應的電氣訊號。同理，SigB>SigH、SigB>SigJ、SigB>SigA、SigB>SigD、SigE>SigI、SigE>SigG、SigE>SigF>SigG，當中，SigX分別為觸碰點是圓圈X所感應的電氣訊號。

由前面描述可知，當一觸碰點位於圓圈B處時，其所感應的電氣訊號會比周圍的觸碰點所感應的電氣訊號大，同時也會遠大於那些沒有被觸碰的感測點或觸碰點不在被偵測的電極線上所感應到的電氣訊號。因此，可依據前述原理分時進行該面板210的觸碰偵測。同時，該第一方向與該第二方向只需相交一個角度即可，於本實施例中，該第一 方向較佳係垂直該第二方向。

圖6係本創作進行觸碰偵測之流程圖。首先，於步驟S610中，該控制器260初始化指標變數m、n，其中，m為一正整數且1≦m≦M，n為一正整數且1≦n≦N，於此步驟中控制器260係將指標變數m、n初始化為1。

於步驟S620中，該控制器260設定第m個第一切換器241，以使第m條第一感應電極線220連接至該共同第一輸出端com1。

於步驟S630中，該控制器260設定第n個第二切換器251，以使第n條第二感應電極線230連接至該共同第二輸出端com2。

於步驟S640中，該控制器260對第m條第一感應電極線220與第n條第二感應電極線230交會處所形成的感測點進行自電容觸碰感測。

於步驟S650中，該控制器260判斷指標變數n是否小於或等於N，若是，執行步驟S660，以將指標變數n加1，再執行步驟S630，若否，執行步驟S670。

於步驟S670中，該控制器260判斷指標變數m是否小於或等於M，若是，執行步驟S680，以將指標變數m加1，再執行步驟S620，若否，執行步驟S690。

於步驟S690中，該控制器260執行觸碰偵測。據此，該控制器260可獲得MxN個觸碰偵測值。在MxN個觸碰偵測值中，若有超過一門檻值(threshold)，其對應之感測點可認為有觸碰。藉此該控制器260可完成該面板210上的觸 碰偵測，同時亦可避免鬼點的產生。

圖7A至圖7C係本創作感測點偵測之另一示意圖。其係針對單一感測點位置進行觸碰偵測。如圖7A所示，該控制器260於第一時間(T1)設定切換器241、251，以使該第一感應電極線220-3與該第二感應電極線230-2電氣連接。該控制器260進行自電容觸碰感測，而獲得一感測值Sig_cross。

如圖7B所示，該控制器260於第二時間(T2)設定切換器241、251，以使該第一感應電極線220-3電氣連接至該共同第一輸出端com1、且該第二感應電極線230-2與該共同第二輸出端com2斷路。該控制器260對該第一感應電極線220-3進行自電容觸碰感測，而獲得一感測值Sig_single1。

如圖7C所示，該控制器260於第三時間(T3)設定切換器241、251，以使該第一感應電極線220-3與該共同第一輸出端com1斷路、且該第二感應電極線230-2電氣連接至該共同第二輸出端com2。該控制器260對該第二感應電極線230-2進行自電容觸碰感測，而獲得一感測值Sig_single2。

當手指觸碰圓圈B處時，感測值Sig_cross會大於感測值Sig_single1、Sig_single2。該控制器260判斷|Sig_cross-Sig_single1|>Th1、且|Sig_cross-Sig_single2|>Th1是否均成立，若是均成立，該控制器260則可判定圓圈B處有觸碰點，當中，Th1為一門檻值。

當圓圈B處沒有觸碰點時，感測值Sig_cross與感測值Sig_single1、Sig_single2相差不大，因此|Sig_cross- Sig_single1|>Th1、|Sig_cross-Sig_single2|>Th1無法同時成立。因此，當Sig_single1|>Th1、|Sig_cross-Sig_single2|>Th1無法同時成立，該控制器260則可判定圓圈B處沒有觸碰點。

圖8係本創作進行觸碰偵測之另一流程圖。其係依據圖7A至圖7C的觸碰偵測技術。首先，於步驟S810中，該控制器260初始化指標變數m、n，其中，m為一正整數且1≦m≦M，n為一正整數且1≦n≦N，於此步驟中控制器260係將指標變數m、n初始化為1。

於步驟S820中，該控制器260設定第m個第一切換器241，以使第m條第一感應電極線220連接至該共同第一輸出端com1。該控制器260設定第n個第二切換器251，以使第n條第二感應電極線230連接至該共同第二輸出端com2。該控制器260進行自電容觸碰感測，以獲得一感測值Sig_cross。

於步驟S830中，該控制器260設定第m個第一切換器241，以使第m條第一感應電極線220連接至該共同第一輸出端com1。該控制器260設定第n個第二切換器251，以使第n條第二感應電極線230與該共同第二輸出端com2斷路。該控制器260進行自電容觸碰感測，以獲得一感測值Sig_single1。

於步驟S840中，該控制器260設定第m個第一切換器241，以使第m條第一感應電極線220與該共同第一輸出端com1斷路。該控制器260設定第n個第二切換器251，以使第n條第二感應電極線230連接至該共同第二輸出端 com2。該控制器260進行自電容觸碰感測，以獲得一感測值Sig_single2。

於步驟S850中，該控制器260執行觸碰點判斷。該控制器260判斷|Sig_cross-Sig_single1|>Th1、且|Sig_cross-Sig_single2|>Th1是否均成立，若是均成立，該控制器260則可判定第m條第一感應電極線220與第n條第二感應電極線230交會處有一觸碰點。若是非均成立，該控制器260則可判定第m條第一感應電極線220與第n條第二感應電極線230交會處沒有觸碰點。

於步驟S860中，該控制器260判斷指標變數n是否小於或等於N，若是，執行步驟S870，以將指標變數n加1，再執行步驟S820，若否，執行步驟S880。

於步驟S880中，該控制器260判斷指標變數m是否小於或等於M，若是，執行步驟S890，以將指標變數m加1，再執行步驟S820，若否，結束流程。

由前述說明可知，本創作自電容多點觸控結構利用第一切換器組、及第二切換器組，可使第一感應電極線與第二感應電極線電氣連接，而在面板上形成MxN個感測點，其可避免觸碰偵測時所產生的鬼點，據以增進感測的正確性。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

200‧‧‧自電容多點觸控結構

210‧‧‧面板

220‧‧‧第一感應電極線

230‧‧‧第二感應電極線

240‧‧‧第一切換器組

250‧‧‧第二切換器組

260‧‧‧控制器

241‧‧‧第一切換器

251‧‧‧第二切換器

com1‧‧‧共同第一輸出端

com2‧‧‧共同第二輸出端

a‧‧‧第一端

b‧‧‧第二端

c‧‧‧控制端

Claims (10)

1. 一種自電容多點觸控結構，包括有：一面板；複數個第一感應電極線，依據一第一方向佈設於該面板上；複數個第二感應電極線，依據一第二方向佈設於該面板上；一第一切換器組，具有複數個第一切換器，每一第一切換器的一第一端連接至一對應的第一感應電極線，每一第一切換器的一第二端連接至一共同第一輸出端；一第二切換器組，具有複數個第二切換器，每一第二切換器的一第一端連接至一對應的第二感應電極線，每一第二切換器的一第二端連接至一共同第二輸出端；以及一控制器，連接至該第一切換器組的每一第一切換器的一控制端、該第二切換器組的每一個該第二切換器的一控制端、該共同第一輸出端及該共同第二輸出端，以控制該複數個第一切換器是否電氣連接至該共同第一輸出端、及控制該複數個第二換器是否電氣連接至該共同第二輸出端；其中，該控制器設定該複數個切換器的控制端，以使該複數個第一感應電極線之一個第一感應電極線與該複數個第二感應電極線之一個第二感應電極線電氣連接，俾進行觸碰感測。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自電容多點觸控結構，其中，該控制器設定該複數個第一切換器及複數個第二切換器的控制端，以使該一個第一感應電極線與該一個第二感應電極線在該控制器內部或外部電氣連接，俾進行觸碰感測。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自電容多點觸控結構，其中，該控制器產生一觸碰驅動訊號至該第一感應電極線與該第二感應電極線，並由該第一感應電極線與該第二感應電極線接收所感應的電氣訊號，以進行自電容觸碰感測。
4. 如申請專利範圍第3項所述之自電容多點觸控結構，其中，於該第一方向上有M條第一感應電極線，於該第二方向上有N條第二感應電極線，該M條第一感應電極線與該N條第二感應電極線的交叉處係非電氣連接，其相交重疊而形成M×N個感測點，當中M、N為大於1之整數。
5. 如申請專利範圍第4項所述之自電容多點觸控結構，其中，當一觸碰點位於第i條第一感應電極線及第j條第二感應電極線的交會處時，位於第i條第一感應電極線及第j條第二感應電極線的感測點所感應的電氣訊號會比觸碰點位於第i條第一感應電極線但異於該感測點交會處的其他處所感應的電氣訊號為大，當觸碰點位於第i條第一感應電極線及第j條第二感應電極線的感測點所感應的電氣訊號會比觸碰點位於第j條第二感應電極線但異於該感測點交會處的其他處所感應的電氣訊號為大。
6. 如申請專利範圍第5項所述之自電容多點觸控結構，其中，當一感測點位於第i條第一感應電極線及第j條第二感應電極線的交會處時，觸碰點位於第i條第一感應電極線但異於該感測點交會處的其他處時所感應到的電氣訊號會比觸碰點位於非該第i條第一感應電極線且非該第j條第二感應電極線處所感應的電氣訊號為大；且觸碰點位於第j條第二感應電極線但異於該感測點交會處的其他處時所感應到的電氣訊號會比觸碰點位於非該第i條第一感應電極線且非該第j條第二感應電極線處所感應到的電氣訊號為大。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自電容多點觸控結構，其中，每一切換器包含一接腳、一電阻、一第一二極體、一第二二極體、及一開關。
8. 如申請專利範圍第7項所述之自電容多點觸控結構，其中，該接腳連接至一對應的感應電極線，該電阻一端連接至該接腳，該第一二極體的陽極連接至該電阻之另一端，其陰極連接至一高電位，該第二二極體的陰極連接至該電阻之另一端，其陽極連接至一低電位，該開關的一端連接至該電阻之另一端，其另一端連接至該共同輸出端，其控制端連接至該控制器。
9. 如申請專利範圍第2項所述之自電容多點觸控結構，其中，該第一方向與第二方向相交一個角度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之自電容多點觸控結構，其中，該第一方向係垂直第二方向。