台湾专利TW201324293A 電荷分配式觸控感測方法及其感測裝置

专利PDF首页>>台湾专利

专利附录

专利说明

权利要求

类似技术

同族专利

引用文献

法律状态

优先权

专利摘要:
一種電荷分配式觸控感測方法。首先，排除面板中的電荷。隨後，提供掃描信號以掃描面板之複數個感應區域。接著，設置面板於第一切換模式，以透過掃描信號對面板充電。其後，設置面板於第二切換模式，以改變面板所注入之電荷之分配狀態。隨後，獲取電荷平衡分配後的等效電壓。此外，一種電荷分配式觸控感測裝置亦在此揭露。
公开号:TW201324293A
申请号:TW100145615
申请日:2011-12-09
公开日:2013-06-16
发明作者:Yu-Cheng Chang；Ya-Nan Wen
申请人:Nuvoton Technology Corp；
IPC主号:G06F3-00

专利说明:
電荷分配式觸控感測方法及其感測裝置
本發明內容是有關於一種觸控感測方法及其感測裝置，且特別是有關於一種電荷分配式觸控感測方法及其感測裝置。
以現今高科技技術而言，越來越多電子產品的操作介面都開始改用面板，以供使用者利用手指或觸控筆輸入資訊。面板具有多種觸控技術，其中電容式面板是透過偵測感應電容中電荷的變化，以判斷手指或觸控筆之觸碰位置。此外，電容式面板具有透光率較佳且較不易損壞的優點，而廣泛應用於各項電子產品之中。
然而，傳統電容式面板之感測裝置需使用內建高精度電容，以對面板中之感應電容進行量測，由於內建高精度電容與感應電容之數值接近時才能得到較佳的電壓放大效果，因此，感測裝置需要內建數個具有相異電容值之內建高精度電容，以對面板中之未知感應電容進行量測。或者，必須對感應電容之電壓量測結果進行多次積分與繁雜的計算程序，才可得到較佳的電壓輸出，以進行觸碰區域之判斷。
因此，迄今習知技術仍具有上述缺陷與不足之處需要解決。
本揭示內容之一技術樣態係關於一種電荷分配式觸控感測方法。首先，排除面板中的電荷。隨後，提供掃描信號，以掃描面板之複數個感應區域。接著，設置面板於第一切換模式，以透過掃描信號對面板充電。其後，設置面板於第二切換模式，改變面板所注入之電荷的分配狀態。隨後，獲取電荷平衡分配後的等效電壓。
依據本揭示內容之一實施例，其中掃描信號包含複數個電壓位準。
依據本揭示內容之一實施例，其中面板依據掃描信號以正電荷分配模式或一負電荷分配模式注入與分配電荷。
依據本揭示內容之一實施例，其中當面板設置於第一切換模式時，藉由掃描信號注入電荷於被掃描之感應區域之感應電容與面板之等效寄生電容中。
依據本揭示內容之一實施例，其中當面板設置於第二切換模式時，感應電容與等效寄生電容所注入之電荷重新分配於感應電容、等效寄生電容與未被掃描之感應區域之等效感應電容中。
依據本揭示內容之一實施例，其中當面板設置於第一切換模式時，藉由掃描信號注入電荷於未被掃描之感應區域之等效感應電容中。
依據本揭示內容之一實施例，其中當面板設置於第二切換模式時，等效感應電容所注入之電荷重新分配於被掃描之感應區域之感應電容、面板之等效寄生電容與等效感應電容中。
依據本揭示內容之一實施例，其中當面板設置於第一切換模式時，被掃描之感應區域之感應電容、面板之等效寄生電容與未被掃描之感應區域之等效感應電容透過掃描信號排除所有電荷。
依據本揭示內容之一實施例，其中當面板設置於第二切換模式時，藉由掃描信號注入並分配電荷於感應電容、等效寄生電容與等效感應電容中。
依據本揭示內容之一實施例，上述電荷分配式觸控感測方法更包含判斷面板之感應區域是否掃描完畢，以決定是否對所獲取之等效電壓進行判斷。當感應區域掃描完畢時，依據等效電壓的變化判斷物件是否觸碰或靠近面板。當感應區域尚未掃描完畢時，執行感應區域之下一者的掃描程序。
依據本揭示內容之一實施例，其中當物件觸碰或靠近面板時，物件與面板之間形成複數個感應路徑，使得電荷重新分配，造成等效電壓的變化。
依據本揭示內容之一實施例，設置面板於第一切換模式以對面板充電之步驟更包含將被掃描之感應區域中之感應電容、面板之等效寄生電容與面板之未被掃描之感應區域的等效感應電容充電至一低電壓位準或一零電壓位準。
本揭示內容之另一技術樣態係關於一種電荷分配式觸控感測裝置，包含複數個第一軸向電極、複數個第二軸向電極、第一軸向開關單元、第二軸向開關單元、開關控制單元、量測單元以及處理單元。第一軸向電極設置於面板中。第二軸向電極設置於面板中，並與第一軸向電極交錯設置，以形成複數個感應區域。第一軸向開關單元電性耦接第一軸向電極。第二軸向開關單元電性耦接第二軸向電極。開關控制單元電性耦接第一軸向開關單元與第二軸向開關單元，用以控制第一軸向開關單元與第二軸向開關單元之切換模式，以透過掃描信號注入與分配電荷於面板中。量測單元電性耦接第一軸向開關單元，用以獲取電荷平衡分配之等效電壓。處理單元電性耦接量測單元與開關控制單元，並依據量測單元所獲取之等效電壓的變化判斷物件是否觸碰或靠近面板。
依據本揭示內容之一實施例，上述面板為一觸控面板，上述第一軸向電極設置於觸控面板中一玻璃基板之外側表面或內側表面，上述第二軸向電極設置於觸控面板中一玻璃基板之外側表面或內側表面。
依據本揭示內容之一實施例，上述面板為一顯示面板，上述第一軸向電極位於顯示面板內部或其表面，上述第二軸向電極位於顯示面板內部或其表面。
根據本揭示內容上述技術樣態所述之技術內容，觸控感測裝置可在不需額外增加高精度電容之下獲取電荷分配後之等效電壓，以判斷物件觸碰或靠近面板之區域。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。其中圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。
第1圖係依照本揭示內容實施例繪示一種電荷分配式觸控感測裝置100的電路方塊示意圖。電荷分配式觸控感測裝置100包含第一軸向電極X1～X6、第二軸向電極Y1～Y6、第一軸向開關單元120、第二軸向開關單元130、開關控制單元140、量測單元150以及處理單元160。第一軸向電極X1～X6設置於面板1000中。第二軸向電極Y1～Y6設置於面板1000中，並與第一軸向電極X1～X6交錯設置，以形成複數個感應區域，例如，感應區域1011～1016、感應區域1021～1026、感應區域1031～1036、感應區域1041～1046、感應區域1051～1056以及感應區域1061～1066。
第一軸向開關單元120電性耦接第一軸向電極X1～X6。第二軸向開關單元130電性耦接第二軸向電極Y1～Y6。開關控制單元140電性耦接第一軸向開關單元120與第二軸向開關單元130，用以控制第一軸向開關單元120與第二軸向開關單元130之切換模式，以透過第一軸向掃描信號(或稱為X軸掃描信號)與第二軸向掃描信號(或稱為Y軸掃描信號)注入電荷與分配電荷於面板1000中。量測單元150電性耦接第一軸向開關單元120，用以獲取電荷平衡分配後之等效電壓。處理單元160電性耦接量測單元150與開關控制單元140，並依據量測單元150所獲取之等效電壓的變化判斷物件(例如：手指或觸控筆)是否觸碰或靠近面板1000。需說明的是，處理單元160可依據上述等效電壓繪示整個面板1000之電壓分佈圖，以判斷物件觸碰或靠近面板1000之區域。
在本揭示內容之一實施例中，面板1000可為觸控面板(其中觸控面板可以貼合或其他方式與顯示面板或其他元件組成觸控裝置)，第一軸向電極X1～X6設置於觸控面板玻璃基板之外側表面或內側表面，第二軸向電極Y1～Y6設置於觸控面板中玻璃基板之外側表面或內側表面。亦即，第一軸向電極X1～X6與第二軸向電極Y1～Y6可分別設置於玻璃基板之相同或相異表面上。
在另一實施例中，面板1000可為顯示面板，第一軸向電極X1～X6位於顯示面板內部或其表面，第二軸向電極Y1～Y6位於顯示面板內部或其表面。
需注意的是，上述軸向電極相對於觸控面板或顯示面板的配置，均是本發明之實施例，其並非用以限定本發明。
在本揭示內容之一實施例中，每個感應區域係具有相對應之感應電容。例如，感應區域1011具有相對應之感應電容1111，感應區域1012具有相對應之感應電容1112，並依此類推。
在本揭示內容之一實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100更可包含第一軸向掃描單元170以及第二軸向掃描單元180。第一軸向掃描單元170電性耦接第一軸向開關單元120與處理單元160，用以產生第一軸向掃描信號，以依序驅動第一軸向電極X1～X6。第二軸向掃描單元180電性耦接第二軸向開關單元130與處理單元160，用以產生第二軸向掃描信號，以依序驅動第二軸向電極Y1～Y6。
在本揭示內容之一實施例中，其中第一軸向開關單元120與第二軸向開關單元130包含第一開關群組以及第二開關群組。例如，第一軸向開關單元120之第一開關群組包含開關1211～開關1216，第一軸向開關單元120之第二開關群組包含開關1221～開關1226。第二軸向開關單元130之第一開關群組包含開關1311～開關1316，第二軸向開關單元130之第二開關群組包含開關1321～開關1326。
第一軸向開關單元120之第一開關群組(開關1211～開關1216)電性耦接於第一軸向電極X1～X6與第一軸向掃描單元170之間，第一軸向開關單元120之第二開關群組(開關1221～開關1226)電性耦接於第一軸向電極X1～X6與量測單元150之間。
此外，第二軸向開關單元130之第一開關群組(開關1311～開關1316)與第二開關群組(開關1321～開關1326)電性耦接於第二軸向電極Y1～Y6與第二軸向掃描單元180之間。
在本揭示內容之一實施例中，量測單元150可包含運算模組151。運算模組151可為類比數位轉換器(A/D Converter,ADC)或電荷積分器，用以獲取電荷分配後之等效電壓，並可將等效電壓轉換成數位信號，以提供給處理單元160進行計算與判斷。
第2A圖係繪示如第1圖所示之電荷分配式觸控感測裝置100的部份電路示意圖。請同時參照第1圖和第2A圖。當對面板1000之感應區域1011進行掃描時，第一軸向掃描單元170提供第一軸向掃描信號給開關1211～開關1216。同時，第二軸向掃描單元180提供第二軸向掃描信號給開關1311～開關1316與開關1321～開關1326。需說明的是，第一軸向電極X1與第二軸向電極Y1交錯設置所形成之感應區域1011具有相對應之感應電容1111。同樣地，第一軸向電極X1與第二軸向電極Y2～Y6交錯設置所形成之感應區域1012～感應區域1016分別具有相對應之感應電容1112～感應電容1116。此外，在上述第一軸向掃描信號與第二軸向掃描信號的設置下，面板1000之部份電路的寄生電容效應係以等效寄生電容1010表示於節點a。
第2B圖係繪示如第2A圖所示之電荷分配式觸控感測裝置100的部份電路等效示意圖。亦即，未被掃描之感應區域1012～感應區域1016的感應電容1112～感應電容1116可表示為等效感應電容111n，開關1312～開關1316可表示為等效開關131n，開關1322～開關1326可表示為等效開關132n。
第3圖係依照本揭示內容實施例繪示一種電荷分配式觸控感測方法的流程示意圖。在本實施例中，電荷分配式觸控感測方法可藉由第1圖所示之電荷分配式觸控感測裝置100實現，其部份電路係與第2A圖以及第2B圖所示相同或相似，並以下列操作步驟說明。在步驟310中，排除面板1000中之電荷。隨後，在步驟320中，提供掃描信號(例如：第一軸向掃描信號與第二軸向掃描信號)，以掃描面板1000之複數個感應區域(例如：感應區域1011～1016、感應區域1021～1026、感應區域1031～1036、感應區域1041～1046、感應區域1051～1056以及感應區域1061～1066)。接著，在步驟330中，設置面板1000於第一切換模式，以透過掃描信號對面板1000充電。其後，在步驟340中，設置面板1000於第二切換模式，以分配面板1000所注入之電荷。隨後，在步驟350中，獲取電荷平衡分配後的等效電壓。
在本揭示內容之一實施例中，電荷分配式觸控感測方法更可包含下列操作步驟。在步驟360中，判斷面板1000之感應區域是否掃描完畢，以決定是否對所獲取之等效電壓進行判斷。當感應區域掃描完畢時，依據等效電壓的變化判斷物件是否觸碰或靠近面板1000，如步驟370所示。當感應區域尚未掃描完畢時，執行感應區域之下一者的掃描程序，如步驟380所示。
在本揭示內容之一實施例中，掃描信號可包含複數個電壓位準。舉例來說，第一軸向掃描信號與第二軸向掃描信號可包含高電壓位準Vdd、低電壓位準Gnd以及預設電壓位準Vtx，用以提供對面板1000進行掃描所需的電壓位準。
在本揭示內容之第一實施例中，面板1000依據掃描信號以第一電荷分配模式注入與分配電荷。此時，第一軸向掃描單元170可輸出第一軸向掃描信號，以提供高電壓位準Vdd給開關1211。第二軸向掃描單元180可輸出第二軸向掃描信號，以提供低電壓位準Gnd給開關1311與等效開關132n、提供高電壓位準Vdd給等效開關131n以及提供預設電壓位準Vtx給開關1321。
第4A圖係繪示在第一實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100設置於第一切換模式時的部份電路等效示意圖，並以掃描面板1000之感應區域1011為例進行說明。當面板1000設置於第一切換模式時，第一開關群組係設置於導通狀態，亦即，開關1211、開關1311與等效開關131n為導通狀態。第二開關群組係設置於關斷狀態，亦即，開關1221、開關1321與等效開關132n為關斷狀態。因此，高電壓位準Vdd可經由開關1211傳遞至被掃描之感應區域1011的感應電容1111與面板1000之等效寄生電容1010中，使得電荷可注入並儲存於感應電容1111與等效寄生電容1010之中。
第4B圖係繪示在第一實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100設置於第二切換模式時的部份電路等效示意圖。當面板1000設置於第二切換模式時，第一開關群組係設置於關斷狀態，亦即，開關1211、開關1311與等效開關131n為關斷狀態。第二開關群組係設置於導通狀態，亦即，開關1221、開關1321與等效開關132n為導通狀態。因此，原先儲存於感應電容1111與等效寄生電容1010中的電荷重新分配於感應電容1111、等效寄生電容1010與未被掃描之感應區域(例如：感應區域1012～感應區域1016)的等效感應電容111n中，並可透過量測單元150獲取電荷平衡分配後的等效電壓。等效電壓之計算方式如下列公式所示：
其中V為等效電壓，Cx1為等效寄生電容1010的電容值，Vtx為預設電壓位準，Cptx為感應電容1111的電容值，Cpn為等效感應電容111n的電容值。
第5A圖係繪示第一實施例中，在第一切換模式下物件190觸碰被掃描之感應區域1011時的電荷分配式觸控感測裝置100之部份電路等效示意圖。當物件190觸碰或靠近感應區域1011時，物件190與面板1000之間形成複數個感應路徑，使得電荷注入之路徑改變。例如，節點g與節點h之間形成第一感應路徑，節點h與節點k之間形成第二感應路徑，節點h與節點j之間形成第三感應路徑。由於這三個感應路徑額外提供了第一外部感應電容1910、第二外部感應電容1920與物件等效電容1940，使得電荷也會注入第一外部感應電容1910、第二外部感應電容1920與物件等效電容1940之中。
第5B圖係繪示第一實施例中，在第二切換模式下物件190觸碰被掃描之感應區域1011時的電荷分配式觸控感測裝置100之部份電路等效示意圖。在此切換模式下，物件190與面板1000之間亦會產生與第5A圖所示相同或相似之三個感應路徑。因此，第5A圖中所注入之電荷會依據第二切換模式重新分配於上述感應路徑、感應電容1111、等效寄生電容1010與等效感應電容111n中，使得電荷平衡分配後的等效電壓會少於物件190未觸碰感應區域1011時的等效電壓。
上述物件190觸碰感應區域1011時電荷平衡分配的等效電壓之計算方式如下列公式所示：
其中V為等效電壓，Cx1為等效寄生電容1010的電容值，Vtx為預設電壓位準，Cptx為感應電容1111的電容值，Cpn為等效感應電容111n的電容值，Cxf以及Cptxf為物件190與面板1000之間所感應產生之外部感應電容的電容值。
第6A圖與第6B圖係繪示第一實施例中，在第一切換模式與第二切換模式下物件190觸碰未被掃描之感應區域1012～感應區域1016時的電荷分配式觸控感測裝置100之部份電路等效示意圖。當物件190觸碰或靠近未被掃描之感應區域1012～感應區域1016時，物件190與面板1000之間亦形成多個感應路徑，其電荷注入與電荷分配方式係與第5A圖以及第5B圖相似，於此不再贅述。因此，電荷平衡分配後的等效電壓會少於物件190未觸碰感應區域1012～感應區域1016時的等效電壓。
在本揭示內容之第二實施例中，面板1000依據掃描信號以第二電荷分配模式注入與分配電荷。此時，第一軸向掃描單元170可輸出第一軸向掃描信號，以提供低電壓位準Gnd給開關1211。第二軸向掃描單元180可輸出第二軸向掃描信號，以提供預設電壓位準Vtx給開關1311、提供高電壓位準Vdd給等效開關132n以及提供低電壓位準Gnd給開關1321與等效開關131n。
第7A圖係繪示在第二實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100設置於第一切換模式時的部份電路等效示意圖，並以掃描面板1000之感應區域1011為例進行說明。當面板1000設置於第一切換模式時，第一開關群組係設置於導通狀態，亦即，開關1211、開關1311與等效開關131n為導通狀態。第二開關群組係設置於關斷狀態，亦即，開關1221、開關1321與等效開關132n為關斷狀態。因此，預設電壓位準Vtx可經由開關1311傳遞至被掃描之感應區域1011的感應電容1111中，使得電荷可注入並儲存於感應電容1111之中。
第7B圖係繪示在第二實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100設置於第二切換模式時的部份電路等效示意圖。當面板1000設置於第二切換模式時，第一開關群組係設置於關斷狀態，亦即，開關1211、開關1311與等效開關131n為關斷狀態。第二開關群組係設置於導通狀態，亦即，開關1221、開關1321與等效開關132n為導通狀態。因此，原先儲存於感應電容1111中的電荷重新分配於感應電容1111、面板1000之等效寄生電容1010與未被掃描之感應區域(例如：感應區域1012～感應區域1016)之等效感應電容111n之中，並可透過量測單元150獲取電荷平衡分配後的等效電壓。等效電壓之計算方式如下列公式所示：
其中V為等效電壓，Cx1為等效寄生電容1010的電容值，Vtx為預設電壓位準，Cptx為感應電容1111的電容值，Cpn為等效感應電容111n的電容值。
在本實施例中，當物件(例如：手指)觸碰或靠近面板1000時，面板1000附近的電場受到影響，並產生多個感應路徑，使得電荷重新分配而產生等效電壓之變化，其等效電壓之計算方式係與第一實施例相似，於此不再贅述。
在本揭示內容之第三實施例中，面板1000依據掃描信號以第二電荷分配模式注入與分配電荷。此時，第一軸向掃描單元170可輸出第一軸向掃描信號，以提供低電壓位準Gnd給開關1211。第二軸向掃描單元180可輸出第二軸向掃描信號，以提供低電壓位準Gnd給開關1311、提供高電壓位準Vdd給等效開關131n與等效開關132n以及提供預設電壓位準Vtx給開關1321。
第8A圖係繪示在第三實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100設置於第一切換模式時的部份電路等效示意圖，並以掃描面板1000之感應區域1011為例進行說明。當面板1000設置於第一切換模式時，第一開關群組係設置於導通狀態，亦即，開關1211、開關1311與等效開關131n為導通狀態。第二開關群組係設置於關斷狀態，亦即，開關1221、開關1321與等效開關132n為關斷狀態。因此，高電壓位準Vdd可經由等效開關131n傳遞至未被掃描之感應區域1012～感應區域1016之等效感應電容111n中，使得電荷可注入並儲存於等效感應電容111n之中。
第8B圖係繪示在第三實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100設置於第二切換模式時的部份電路等效示意圖。當面板1000設置於第二切換模式時，第一開關群組係設置於關斷狀態，亦即，開關1211、開關1311與等效開關131n為關斷狀態。第二開關群組係設置於導通狀態，亦即，開關1221、開關1321與等效開關132n為導通狀態。因此，原先儲存於等效感應電容111n中的電荷重新分配於被掃描之感應區域1011的感應電容1111、面板1000之等效寄生電容1010與等效感應電容111n中，並可透過量測單元150獲取電荷平衡分配後的等效電壓，其等效電壓之計算方式係與第二實施例相同或相似，於此不再贅述。
在本揭示內容之第四實施例中，面板1000依據掃描信號以第二電荷分配模式注入與分配電荷。此時，第一軸向掃描單元170可輸出第一軸向掃描信號，以提供低電壓位準Gnd給開關1211。第二軸向掃描單元180可輸出第二軸向掃描信號，以提供低電壓位準Gnd給開關1311、等效開關131n與等效開關132n以及提供預設電壓位準Vtx給開關1321。
第9A圖係繪示在第四實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100設置於第一切換模式時的部份電路等效示意圖，並以掃描面板1000之感應區域1011為例進行說明。當面板1000設置於第一切換模式時，第一開關群組係設置於導通狀態，亦即，開關1211、開關1311與等效開關131n為導通狀態。第二開關群組係設置於關斷狀態，亦即，開關1221、開關1321與等效開關132n為關斷狀態。因此，被掃描之感應區域1011的感應電容1111、面板1000之等效寄生電容1010與未被掃描之感應區域1012～感應區域1016的等效感應電容111n可透過低電壓位準Gnd排除所有電荷，換言之，未被掃描之感應區域1012～感應區域1016的等效感應電容111n被充電至低電壓位準Gnd或零電壓位準。
第9B圖係繪示在第四實施例中，電荷分配式觸控感測裝置100設置於第二切換模式時的部份電路等效示意圖。當面板1000設置於第二切換模式時，第一開關群組係設置於關斷狀態，亦即，開關1211、開關1311與等效開關131n為關斷狀態。第二開關群組係設置於導通狀態，亦即，開關1221、開關1321與等效開關132n為導通狀態。因此，第二軸向掃描單元180可輸出第二軸向掃描信號，以提供預設電壓位準Vtx給開關1321，使得電荷注入並分配於感應電容1111、等效寄生電容1010與等效感應電容111n中，並可透過量測單元150獲取電荷平衡分配後的等效電壓，其等效電壓之計算方式係與第二實施例相同或相似，於此不再贅述。
因此，不論面板1000操作於第一電荷分配模式或第二電荷分配模式，當物件190觸碰或靠近面板1000時，因電荷重新分配而造成量測到的等效電壓發生改變，以作為觸碰區域之判斷依據。需說明的是，在本揭示內容中，第一電荷分配模式亦可稱為正電荷分配模式(Positive distribution setting,PCD)，第二電荷分配模式亦可稱為負電荷分配模式(Negative distribution setting,NCD)。此外，上述實施例所對應圖式之感應電容、等效感應電容、等效寄生電容、外部感應電容與物件等效電容均非實體電容結構，僅用以說明本揭示內容之操作原理，且不以此為限。
綜上所述，在本揭示內容之上述實施例中，觸控感測裝置係交替地進行電荷注入與電荷分配程序，並獲取電荷平衡分配後之等效電壓。由於此感測方式不需額外的高精度電容即可透過等效電壓的量測得到整個面板上的電壓分佈情形，以判斷物件所觸碰或靠近之區域，使得本揭示內容具有電路結構較為簡單且成本較低的優點。
再者，由於本揭示內容的操作精準度與電容大小的絕對值無關，因此可以同樣的積體電路設計，應用於觸控裝置中的觸控面板(觸控面板以貼合或其他方式與顯示面板或其他元件組成觸控裝置)，或直接配置於顯示面板內部或其表面。一般而言，若直接於顯示面板內部或其表面配置觸控電路，製作成本較低，但所使用的電容需具有較大的感應電容絕對值。然而，由於本揭示內容的操作精準度與電容大小的絕對值無關，無論是應用於觸控面板或直接配置於顯示面板之內部或其表面，皆可無須針對後者另外製造與調校大電容的版本，具有簡化產品總類與品項的優點。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域具通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．電荷分配式觸控感測裝置
1000．．．面板
1010、1020、1030、1040、1050、1060．．．等效寄生電容
1011～1016．．．感應區域
1021～1026．．．感應區域
1031～1036．．．感應區域
1041～1046．．．感應區域
1051～1056．．．感應區域
1061～1066．．．感應區域
1111～1166．．．感應電容
111n．．．等效感應電容
120．．．第一軸向開關單元
1211～1216．．．開關
1221～1226．．．開關
130．．．第二軸向開關單元
1311～1316．．．開關
131n．．．等效開關
1321～1326．．．開關
132n．．．等效開關
140．．．開關控制單元
150．．．量測單元
151．．．運算模組
160．．．處理單元
170．．．第一軸向掃描單元
180．．．第二軸向掃描單元
190．．．物件
1910．．．第一外部感應電容
1920．．．第二外部感應電容
1930．．．物件等效電阻
1940．．．物件等效電容
X1～X6．．．第一軸向電極
Y1～Y6．．．第二軸向電極
第1圖係依照本揭示內容實施例繪示一種電荷分配式觸控感測裝置的電路方塊示意圖。
第2A圖係繪示如第1圖所示之電荷分配式觸控感測裝置的部份電路示意圖。
第2B圖係繪示如第2A圖所示之電荷分配式觸控感測裝置的部份電路等效示意圖。
第3圖係依照本揭示內容實施例繪示一種電荷分配式觸控感測方法的流程示意圖。
第4A圖係繪示在第一實施例中，電荷分配式觸控感測裝置設置於第一切換模式時的部份電路等效示意圖。
第4B圖係繪示在第一實施例中，電荷分配式觸控感測裝置設置於第二切換模式時的部份電路等效示意圖。
第5A圖係繪示第一實施例中，在第一切換模式下物件觸碰被掃描之感應區域時的電荷分配式觸控感測裝置之部份電路等效示意圖。
第5B圖係繪示第一實施例中，在第二切換模式下物件觸碰被掃描之感應區域時的電荷分配式觸控感測裝置之部份電路等效示意圖。
第6A圖係繪示第一實施例中，在第一切換模式下物件觸碰未被掃描之感應區域時的電荷分配式觸控感測裝置之部份電路等效示意圖。
第6B圖係繪示第一實施例中，在第二切換模式下物件觸碰未被掃描之感應區域時的電荷分配式觸控感測裝置之部份電路等效示意圖。
第7A圖係繪示在第二實施例中，電荷分配式觸控感測裝置設置於第一切換模式時的部份電路等效示意圖。
第7B圖係繪示在第二實施例中，電荷分配式觸控感測裝置設置於第二切換模式時的部份電路等效示意圖。
第8A圖係繪示在第三實施例中，電荷分配式觸控感測裝置設置於第一切換模式時的部份電路等效示意圖。
第8B圖係繪示在第三實施例中，電荷分配式觸控感測裝置設置於第二切換模式時的部份電路等效示意圖。
第9A圖係繪示在第四實施例中，電荷分配式觸控感測裝置設置於第一切換模式時的部份電路等效示意圖。
第9B圖係繪示在第四實施例中，電荷分配式觸控感測裝置設置於第二切換模式時的部份電路等效示意圖。
310～380．．．操作步驟

权利要求:
Claims (15)
[1] 一種電荷分配式觸控感測方法，包含：排除一面板中的電荷；提供一掃描信號，以掃描該面板之複數個感應區域；設置該面板於一第一切換模式，以透過該掃描信號對該面板充電；設置該面板於一第二切換模式，改變該面板所注入電荷之分配狀態；以及獲取電荷平衡分配後的等效電壓。
[2] 如請求項1所述之電荷分配式觸控感測方法，其中該掃描信號包含複數個電壓位準。
[3] 如請求項2所述之電荷分配式觸控感測方法，其中該面板依據該掃描信號以一正電荷分配模式或一負電荷分配模式注入與分配電荷。
[4] 如請求項3所述之電荷分配式觸控感測方法，其中當該面板設置於該第一切換模式時，藉由該掃描信號注入電荷於被掃描之該感應區域之一感應電容與該面板之一等效寄生電容中。
[5] 如請求項4所述之電荷分配式觸控感測方法，其中當該面板設置於該第二切換模式時，該感應電容與該等效寄生電容所注入之電荷重新分配於該感應電容、該等效寄生電容與未被掃描之該些感應區域之一等效感應電容中。
[6] 如請求項3所述之電荷分配式觸控感測方法，其中當該面板設置於該第一切換模式時，藉由該掃描信號注入電荷於未被掃描之該些感應區域之一等效感應電容中。
[7] 如請求項6所述之電荷分配式觸控感測方法，其中當該面板設置於該第二切換模式時，該等效感應電容所注入之電荷重新分配於被掃描之該感應區域之一感應電容、該面板之一等效寄生電容與該等效感應電容中。
[8] 如請求項3所述之電荷分配式觸控感測方法，其中當該面板設置於該第一切換模式時，被掃描之該感應區域之一感應電容、該面板之一等效寄生電容與未被掃描之該些感應區域之一等效感應電容透過該掃描信號排除所有電荷。
[9] 如請求項8所述之電荷分配式觸控感測方法，其中當該面板設置於該第二切換模式時，藉由該掃描信號注入並分配電荷於該感應電容、該等效寄生電容與該等效感應電容中。
[10] 如請求項1所述之電荷分配式觸控感測方法，更包含：判斷該面板之該些感應區域是否掃描完畢，以決定是否對所獲取之等效電壓進行判斷；當該些感應區域掃描完畢時，依據等效電壓的變化判斷一物件是否觸碰或靠近該面板；以及當該些感應區域尚未掃描完畢時，執行該些感應區域之下一者的掃描程序。
[11] 如請求項10所述之電荷分配式觸控感測方法，其中當該物件觸碰或靠近該面板時，該物件與該面板之間形成複數個感應路徑，使得電荷重新分配，造成等效電壓的變化。
[12] 如請求項1所述之電荷分配式觸控感測方法，其中設置該面板於該第一切換模式以對該面板充電之步驟更包含：將被掃描之該些感應區域中之感應電容、該面板之等效寄生電容與該面板之未被掃描之感應區域的等效感應電容充電至一低電壓位準或一零電壓位準。
[13] 一種電荷分配式觸控感測裝置，包含：複數個第一軸向電極，設置於一面板中；複數個第二軸向電極，設置於該面板中，並與該些第一軸向電極交錯設置，以形成複數個感應區域；一第一軸向開關單元，電性耦接該些第一軸向電極；一第二軸向開關單元，電性耦接該些第二軸向電極；一開關控制單元，電性耦接該第一軸向開關單元與該第二軸向開關單元，用以控制該第一軸向開關單元與該第二軸向開關單元之切換模式，以透過一掃描信號注入與分配電荷於該面板中；一量測單元，電性耦接該第一軸向開關單元，用以獲取電荷平衡分配後之等效電壓；以及一處理單元，電性耦接該量測單元與該開關控制單元，並依據該量測單元所獲取之等效電壓的變化判斷一物件是否觸碰或靠近該面板。
[14] 如請求項13所述之觸控感測裝置，其中該面板為一觸控面板，該些第一軸向電極設置於該觸控面板中一玻璃基板之外側表面或內側表面，該些第二軸向電極設置於該觸控面板中一玻璃基板之外側表面或內側表面。
[15] 如請求項13所述之觸控感測裝置，其中該面板為一顯示面板，該些第一軸向電極位於該顯示面板內部或其表面，該些第二軸向電極位於該顯示面板內部或其表面。

类似技术:

公开号 | 公开日 | 专利标题

TWI465994B|2014-12-21|電荷分配式觸控感測方法及其感測裝置

JP6388989B2|2018-09-12|身体又は物体の動きを感受する制御インタフェースのためのデバイス及び方法、並びに、前記デバイスを組み込む制御機器

EP2184666B1|2015-07-08|Multipoint sensing method applicable to capacitive touch panel

US20120200307A1|2012-08-09|Compensation circuit for a tx-rx capacitive sensor

CN103279244B|2016-08-31|一种电容式触摸屏

TWI447402B|2014-08-01|電容偵測裝置及應用該電容偵測裝置之電容式觸控系統

US20150153870A1|2015-06-04|Touchscreen device and method of sensing touch

US9007334B2|2015-04-14|Baseline capacitance calibration

KR101444524B1|2014-09-24|정전용량 감지 장치, 정전용량 감지 방법 및 터치스크린 장치

US9001074B2|2015-04-07|Methods and apparatus to determine position of an input object

US20070084645A1|2007-04-19|Touch sensing apparatus

US8654089B2|2014-02-18|Touch sensing circuit and touch sensing method

JP2012509539A|2012-04-19|フライング・キャパシタを用いて、表面型静電容量方式タッチ・パネルの上の位置を測定する方法およびシステム

CN201707661U|2011-01-12|一种互电容检测电路

TW200917130A|2009-04-16|Method of current source for control and compensation touch sensing capacitor detector and apparatus thereof

TW201232368A|2012-08-01|Testing device for touch panel and capacitance-measure module

WO2013153609A1|2013-10-17|位置検出装置及びその制御方法、並びにそのシステム

US9098157B2|2015-08-04|Touch sensing apparatus

JP2011113188A|2011-06-09|静電容量型タッチパネルの信号処理回路

TWI479400B|2015-04-01|電容式觸控面板的感測電路及其方法

Tsuji et al.2016|A proximity touch screen method using separation-type electrodes

CN203376723U|2014-01-01|一种电容式触摸屏

Zhan et al.2012|A touch sensor controller IC adopting differential measurement for projected capacitive touch panel systems

KR20170045448A|2017-04-27|접촉 감지 장치

TWI470527B|2015-01-21|An integrated circuit that achieves touch capacitance sensing with charge sharing

同族专利:

公开号 | 公开日

TWI465994B|2014-12-21|

CN103164073A|2013-06-19|

US9110544B2|2015-08-18|

CN103164073B|2016-01-20|

US20130147759A1|2013-06-13|

引用文献:

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

US6466036B1|1998-11-25|2002-10-15|Harald Philipp|Charge transfer capacitance measurement circuit|

WO2000044018A1|1999-01-26|2000-07-27|Harald Philipp|Capacitive sensor and array|

US6583676B2|2001-06-20|2003-06-24|Apple Computer, Inc.|Proximity/touch detector and calibration circuit|

EP2128580A1|2003-02-10|2009-12-02|N-Trig Ltd.|Touch detection for a digitizer|

GB2419950A|2004-11-09|2006-05-10|Sharp Kk|Capacitance measuring apparatus for LCD touch screen|

JP5395429B2|2005-06-03|2014-01-22|シナプティクスインコーポレイテッド|シグマデルタ測定法を使用してキャパシタンスを検出するための方法およびシステム|

US8125456B2|2007-01-03|2012-02-28|Apple Inc.|Multi-touch auto scanning|

US9753586B2|2009-10-08|2017-09-05|3M Innovative Properties Company|Multi-touch touch device with multiple drive frequencies and maximum likelihood estimation|

CN102163109B|2010-02-23|2013-06-12|联咏科技股份有限公司|触控感测系统、电容感测装置及电容感测方法|US10955973B2|2013-04-16|2021-03-23|Atmel Corporation|Differential sensing for touch sensors|

US10101869B2|2013-08-13|2018-10-16|Samsung Electronics Company, Ltd.|Identifying device associated with touch event|

US10042446B2|2013-08-13|2018-08-07|Samsung Electronics Company, Ltd.|Interaction modes for object-device interactions|

US10141929B2|2013-08-13|2018-11-27|Samsung Electronics Company, Ltd.|Processing electromagnetic interference signal using machine learning|

US10073578B2|2013-08-13|2018-09-11|Samsung Electronics Company, Ltd|Electromagnetic interference signal detection|

US10318090B2|2013-08-13|2019-06-11|Samsung Electronics Company, Ltd.|Interaction sensing|

CN103631464A|2013-10-28|2014-03-12|业成光电（深圳）有限公司|触摸屏模组及触摸检测方法|

WO2018112861A1|2016-12-22|2018-06-28|深圳市汇顶科技股份有限公司|电容检测电路及电子装置|

法律状态:

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

TW100145615A|TWI465994B|2011-12-09|2011-12-09|電荷分配式觸控感測方法及其感測裝置|TW100145615A| TWI465994B|2011-12-09|2011-12-09|電荷分配式觸控感測方法及其感測裝置|

CN201210068825.8A| CN103164073B|2011-12-09|2012-03-15|电荷分配式触控感测方法及其感测装置|

US13/474,721| US9110544B2|2011-12-09|2012-05-18|Touch sensing method and touch sensing apparatus of charge distribution type|

[返回顶部]