TWI448951B - 電阻式觸控面板 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種觸控面板,且特別是有關於一種電阻式觸控面板。
隨著科技迅速發展,為了使裝置更便於攜帶、體積更輕巧化、並使其操作能夠更為直覺及人性化,許多資訊產品(例如,行動電話、平板電腦(Tablet PC)、電腦螢幕等)已由傳統的鍵盤或滑鼠,逐漸轉變為使用觸控面板(Touch Panel)作為其輸入裝置。上述的觸控面板亦可稱為觸控螢幕(Touch screen)、輕觸式螢幕...等。
以接觸點的偵測技術作為區分,觸控面板包括電阻式、電容式、聲波感測、紅外線感測以及電磁感應式等。圖1為一種電阻式觸控面板100之觸控原理的示意圖,如圖1所示,電阻式觸控面板100具有兩個均勻的電阻性導電層110及120所構成。可導電的電阻性導電層110及120可以是由銦錫氧化物(Indium Tin Oxide;簡稱ITO)組成的銦錫氧化層。在這兩個導電層110及120中間有軟性間隔物(Soft Spacer)130以隔離導電層110及120,使其不會相互接觸。
如此一來,使用者可藉由手指150或筆尖的按壓讓柔軟的電阻性導電層110得以接觸到導電層120,如圖1之虛線所示,觸控面板100便可得知相對應的接觸點,從而讓資訊產品執行相對應的動作。因此,觸控面板100可取代機械式的按鈕面板,並透過液晶畫面來呈現出生動的影像效果。
以往的電阻式觸控面板礙於其操作原理(例如,四線式、五線式電阻式觸控面板的導電層結構以及其接觸點的偵測方法),當使用者在觸碰時僅能偵測出單個接觸點的座標。當同時具有超過兩個以上的接觸點時,便會無法偵測到接觸點的正確座標值,更罔論如何去偵測接觸點是否有發生滑動。因此,習知的電阻式觸控面板難以實現使用者所需之多點觸控、接觸點滑動偵測等多樣化需求。
本發明提供一種電阻式觸控面板,其藉由多個電極(例如,至少六個電極)的配置關係將觸控面板區分為多個偵測子區域,以同時計算出偵測子區域所對應的接觸點座標,而實現多個接觸點的同時偵測及偵測接觸點滑動等功能。
本發明提出一種電阻式觸控面板,此電阻式觸控面板包括一第一導電層以及一第二導電層,並且第一導電層及第二導電層上配置多個電極。這些電極將電阻式觸控面板的偵測區域區分為至少兩個偵測子區域。此外,第一導電層與第二導電層由於銦錫氧化層所構成。
在本發明之一實施例中,上述之電極包括第一電極至第六電極。第一電極、第二電極及第三電極的配置位置相互平行,並垂直於第一方向(例如X軸方向)。第二電極則配置在第一電極與第三電極中間。第四電極、第五電極及第六電極的配置位置亦相互平行,並垂直於第二方向(例如Y軸方向)。其中,第二電極會將第四電極與第五電極進行區隔,並且第六電極會配置於第一電極與第三電極之間。藉此,第二電極便將觸控區域區分為兩個偵測子區域:第一偵測子區域及第二偵測子區域。
在本發明之一實施例中,第一電極、第二電極及第三電極會配置於第一導電層上。第四電極、第五電極及第六電極則會配置於第二導電層上。此外,第四電極與第五電極亦會配置於同一直線上。
在本發明之一實施例中,上述之電阻式觸控面板更包括有一座標處理單元(position processor)。此座標處理單元會控制第一電極至第六電極的電壓準位,並選擇性的從這些電極中接收多個檢測結果,藉以決定上述至少兩個偵測子區域所對應的兩個接觸點:第一接觸點與第二接觸點。
在本發明之一實施例中,座標處理單元包括高阻抗式的類比數位轉換器及一控制單元。類比數位轉換器用以從第一電極與第三電極、或是第四電極與第五電極中接收類比形式的檢測結果,並將其轉換為數位形式的檢測結果。控制單元則會控制這些電極的電壓準位,以依據這些檢測結果決定上述第一偵測子區域及第二偵測子區域中分別對應的第一接觸點及第二接觸點。
在本發明之一實施例中,於第一維度檢測期間(例如在檢測X維度座標的期間中),上述之控制單元提供第一參考電壓至第一電極與第三電極,並提供接地電壓至第二電極。並且,獲得第四電極與第五電極的檢測結果,藉以依據上述第四電極與第五電極的檢測結果以及第一參考電壓的電壓準位來同時計算出第一接觸點及第二接觸點位於第一方向(X維度)的座標。
在本發明之一實施例中,於第二維度檢測期間時(例如在檢測Y維度座標的期間中),控制單元提供第二參考電壓至第四電極與第五電極,並提供接地電壓至第六電極。並且,獲得第一電極與第三電極的檢測結果,藉以依據上述第一電極與第三電極的檢測結果以及第二參考電壓的電壓準位來同時計算出第一接觸點及第二接觸點位於第二方向(Y維度)的座標。
基於上述,本發明實施例藉由多個電極(例如,六個電極)的配置關係將電阻式觸控面板的偵測區域區分為多個偵測子區域。藉此,透過這些電極的配置關係,配合控制電極的電壓準位及偵測相對應電極的檢測結果,電阻式觸控面板便可同時計算出每個偵測子區域中所對應的接觸點座標,以實現同時偵測多個接觸點及偵測接觸點滑動等功能。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
現將詳細參考本發明之示範性實施例,在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外,凡可能之處,在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/符號代表相同或類似部分。
以往的電阻式觸控面板僅能在單點觸碰時得以偵測到接觸點的座標位置。然而,當使用者同時進行多點觸碰、或是將接觸點進行滑動時,以往的電阻式觸控面板便無法做出反應。
於此,本發明實施例的電阻式觸控面板可透過電極的配置關係,將觸控面板的偵測區域區分為多個偵測子區域,讓每個偵測子區域可以同時判斷所對應之接觸點的座標,藉以實現可同時偵測多個接觸點及偵測接觸點滑動等操作需求。進一步來說,本發明實施例採用獨特的電極配置架構,使得以往所採用之接觸點檢測方法亦可適用於本發明實施例的電阻式觸控面板中,因此可大幅降低此觸控面板的開發成本,並可節省開發時間以加速量產時程。下面將參考附圖以詳細說明本發明實施例,使熟悉此技術領域者能夠更為了解本發明。
圖2是依照本發明第一實施例之一種電阻式觸控面板200的示意圖。圖3是依照本發明第一實施例之一種電阻式觸控面板200導電層結構的示意圖。請同時參考圖2及圖3,電阻式觸控面板200包括第一導電層310(例如,柔軟的上導電層)以及第二導電層320(例如,下導電層),這兩個導電層310、320將會相互重疊而產生電阻式觸控面板200的偵測區域DA。值得一提的是,本發明實施例所提”上”、”下”、”左”及”右”僅用以搭配圖示以便於說明本實施例,且本發明的其他實施例不以此為限。
第一導電層310以及第二導電層320則配置有多個電極,這些電極可將偵測區域DA區分為至少兩個偵測子區域,如圖2中虛線所表示的偵測子區域A1及A2。第一導電層310與第二導電層320可利用銦錫氧化物(ITO)來組成。詳言之,可利用多個條狀銦錫氧化物分別組成銦錫氧化層以形成第一導電層310與第二導電層320,這兩個導電層310及320的條狀銦錫氧化物會相互垂直。於其他實施例中,導電層310及320亦可由其他導電化合物來組成,本發明實施例並不限制於此。
於本實施例中,電阻式觸控面板200更包括一座標處理單元210。座標處理單元210電性連接至上述電極藉以控制電極的電壓準位,並選擇性的從這些電極中接收多個檢測結果,從而決定出偵測子區域A1、A2中所對應之兩個接觸點B1、B2的座標。於本實施例中,接觸點B1、B2以箭頭表示。座標處理單元210可以透過外接式方法連接至電阻式觸控面板200,或是內建於電阻式觸控面板200的基板上。
於本實施例中,第一導電層310以及第二導電層320配置有至少六個電極,這些電極亦可以稱作為導電條、導線...等。這些電極的材質可以是液態銀等金屬,然而電極的材質並不受限於上述舉例,只要可供導通電壓的材料亦可適用於電極中。其中,導電層310、320與電極的配置關係則可如圖3所示。
請參考圖3,導電層310及320分別配置有不同維度的電極,例如,第一電極(例如,電極X1+)、第二電極(例如,電極X-)及第三電極(例如,電極X2+)配置於第一導電層310上,因此這些電極(電極X1+、電極X-及電極X2+)電性連接至第一導電層310。第四電極(例如,電極Y1+)、第五電極(例如,電極Y2+)及第六電極(例如,電極Y-)則配置於第二導電層320上,因此這些電極(電極Y1+、電極Y2+及電極Y-)也是電性連接至第二導電層320。
值得一提的是,電極X1+、電極X-及電極X2+垂直於第一方向(例如,X軸方向),而電極Y1+、電極Y2+及電極Y-則垂直於第二方向(例如,Y軸方向)。電極X1+及電極X2+配置於偵測區域DA的左右兩側,電極X-則配置在電極X1+與電極X2+之間。由圖3可知,電極Y1+與電極Y2+皆配置於同一條直線上,且電極X-會將電極Y1+與電極Y2+進行區隔,而電極Y-則是配置於X1+電極與電極X2+之間。
於本實施例中,為了便於說明本實施例,電極X-將會配置在偵測區域DA的正中間,也就是說,電極X-到電極X1+的距離等同於電極X-到電極X2+的距離,藉以將偵測區域DA平均區分為兩個偵測子區域A1及A2。然而,在應用本實施例時,只要將電極X-配置於電極X1+與電極X2+之間即可符合本發明實施例的精神,電極X-的配置位置並不依本實施例為限。
回到圖2,座標處理單元210包括高阻抗式的類比數位轉換器(Analog-to-digital converter;ADC) 220及控制單元230。類比數位轉換器220可依據控制單元230的需求而從電極X1+與電極X2+、或是電極Y1+與電極Y2+中接收類比形式的檢測結果(例如,電壓值),並將這些檢測結果轉換為數位形式的檢測結果。控制單元230則會執行一接觸點偵測程序,藉以控制這些電極的電壓準位,並依據檢測結果來同時決定偵測子區域A1及A2中分別對應的第一接觸點B1及第二接觸點B2。
圖4是依照本發明第一實施例說明控制單元230中所執行之接觸點檢測程序的流程圖,圖5A及圖5B則是說明電阻式觸控面板200在檢測觸控點B1及B2之X維度座標或是Y維度座標的等效電路示意圖。在此透過圖4說明控制單元230所執行之接觸點檢測程序的步驟流程,並配合圖5A及圖5B進行舉例。
在此假設使用者已按壓電阻式觸控面板200而同時在偵測子區域A1及A2中分別產生兩個接觸點B1及B2,因此於圖5A中,接觸點B1分別在電極X1+及電極X-之間形成等效電阻R11及R12,而接觸點B2分別在電極X-及電極X2+之間形成等效電阻R13及R14。相對地,於圖5B中,接觸點B1分別在電極Y1+及電極Y-之間形成等效電阻R21及R22,而接觸點B2分別在電極Y2+及電極Y-之+間形成等效電阻R23及R24。此外,括弧中所表示的電極便是控制單元230提供特定電壓至特定的電極,或是控制單元230可從特定電極中所取得的檢測結果。
請同時參考圖4及圖5A,在步驟S410中,當位於第一維度檢測期間時(例如,在檢測X維度座標的期間之時),圖2的控制單元230提供第一參考電壓RV1至第一電極(電極X1+)與第三電極(電極X2+),且在步驟S420中提供接地電壓GND至第二電極(電極X-)。此時,控制單元230並沒有提供電壓到電極Y1+、電極Y2+及電極Y-。
由於接觸點B1及B2會讓圖3的導電層310及320相互電性連接,因此在步驟S430中,類比數位轉換器220便會從第四電極(電極Y1+)與第五電極(電極Y2+)分別接收到接觸點B1及B2位於X維度且為類比形式的檢測結果(例如檢測電壓值Vbx1及Vbx2)。並且類比數位轉換器220將類比形式的檢測電壓值Vbx1及Vbx2轉換為數位形式檢測電壓值Vbx1及Vbx2。在步驟S440中,控制單元230便可依據電極Y1+與電極電極Y2+的檢測結果,配合第一參考電壓RV1的電壓準位以同時計算出第一接觸點B1及第二接觸點B2位於第一方向(X維度)的座標。
在此詳細說明步驟S440中控制單元230的計算方式。由圖5A可知,當接觸點B1越接近位於偵測區域DA中央的電極X-時,檢測電壓值Vbx1便會越接近接地電壓(0V)。因此,檢測電壓值Vbx1及Vbx2的大小可用以判斷接觸點B1及B2在X維度的座標位置。
詳言之,電壓值Vbx1及Vbx2的電壓準位如方程式(1)、(2)所示:
因此,由於第一參考電壓RV1為已知,且導電層310及320皆為均勻的電阻式導電層,控制單元230便可藉由電壓值Vbx1及Vbx2與第一參考電壓RV1的電壓值比例藉以求得接觸點B1及B2相對於電極X-的X維度座標X1及X2。
回到圖4並隨之參考圖5B,在此說明步驟S450至步驟S480。在步驟S450中,當位於第二維度檢測期間時(例如,在檢測Y維度座標的期間之時),控制單元230便會提供第二參考電壓RV2至第四電極(電極Y1+)與第五電極(電極Y2+),且在步驟S460中提供接地電壓GND至第六電極(電極Y-)。此時,控制單元230並沒有提供電壓到電極X1+、電極X2+及電極X-。
類似於步驟S410至S440的相關描述,由於接觸點B1及B2會讓圖3的導電層310及320相互電性連接,因此在步驟S470中,類比數位轉換器220便會從第一電極(電極X1+)與第三電極(電極X2+)分別接收到接觸點B1及B2位於Y維度且為類比形式的檢測結果(例如檢測電壓值Vby1及Vby2)。並且類比數位轉換器220將類比形式的檢測電壓值Vby1及Vby2轉換為數位形式檢測電壓值Vby1及Vby2。在步驟S480中,控制單元230便可依據電極X1+與電極電極X2+的檢測結果,配合第二參考電壓RV2的電壓準位以同時計算出第一接觸點B1及第二接觸點B2位於第二方向(Y維度)的座標。
在此詳細說明步驟S480中控制單元230的計算方式。相似於步驟S440,當接觸點B1越接近位於偵測區域DA下方的電極Y-時,檢測電壓值Vby1便會越接近接地電壓(0V)。因此,檢測電壓值Vby1及Vby2的大小可用以判斷接觸點B1及B2在Y維度的座標位置。
詳言之,電壓值Vby1及Vby2的電壓準位如方程式(3)、(4)所示:
因此,由於第二參考電壓RV2為已知,且導電層310及320皆為均勻的電阻式導電層,控制單元230便可藉由電壓值Vby1及Vby2與第二參考電壓RV2的電壓值比例藉以求得接觸點B1及B2的Y維度座標Y1及Y2。
因此,透過上述揭示,電阻式觸控面板200便可同時獲得接觸點B1及B2的座標位置B1(X1,Y1)及B2(X2,Y2)。藉此,應用本實施例者可藉由多個電極的配置關係將電阻式觸控面板200的偵測區域DA區分為多個偵測子區域,藉以在每個偵測子區域中皆可同時檢驗得到對應的接觸點,從而實現多個接觸點可同時進行偵測的功能。於本實施例中,當使用者的兩個手指分別且同時按壓在偵測子區域A1及A2上之後再立即停止按壓,資訊產品便會接收此電阻式觸控面板200的輸入訊息而進行”取消”(cancel)動作。此外,當使用者的兩個手指分別且同時按壓在偵測子區域A1及A2上一段時間之後,資訊產品便會接收此電阻式觸控面板200的輸入訊息而進行”列印”(print)動作。
此外,於本實施例中,由於電極X-在圖2中將偵測區域DA區分為兩個偵測子區域A1及A2,因此電阻式觸控面板200可輕易偵測到接觸點先從偵測子區域A1滑動到偵測子區域A2(亦即接觸點由電阻式觸控面板200的左側持續按壓並滑動到右側)、或是接觸點先從偵測子區域A2滑動到偵測子區域A1(亦即接觸點由電阻式觸控面板200的右側持續按壓並滑動到左側)的移動關係,藉此便可實現以電阻式觸控面板200來實現偵測接觸點滑動的功能。
於本實施例中,當使用者將手指按壓在電阻式觸控面板200的左側,並持續按壓以滑動到右側時,資訊產品便會接收此電阻式觸控面板200的輸入訊息而進行”下一步/取消復原”(next)動作。此外,當使用者將手指按壓在電阻式觸控面板200的右側,並持續按壓以滑動到左側時,資訊產品便會接收此電阻式觸控面板200的輸入訊息而進行”上一步/復原”(back/return)動作。
有鑒於此,相較於其他可進行多點觸控的相關觸控面板偵測技術,電容式觸控面板所使用的建置成本遠高於電阻式觸控面板,並且亦需要獨特的電容式觸控模組控制晶片。相對而言,本發明實施例採用獨特的電極配置架構,使得在以往電阻式觸控面板中所採用之接觸點檢測方法亦可適用於本發明實施例的電阻式觸控面板中,因此可大幅降低此觸控面板的開發成本,並可節省開發時間以加速量產時程。
藉由上述發明實施例的教示,應用本實施例者應可利用上述電極的配置關係而可將偵測區域DA區分為多個偵測子區域,以下舉另一實施例藉以詳加說明。圖6是依照本發明第二實施例之一種電阻式觸控面板600導電層結構的示意圖。本實施例與上述第一實施例的致動方式及結構相類似,應用本實施例者可參照第一實施例來加以應用實現。
兩者之間的不同處在於,第一導電層610配置有相互平行且垂直於X軸方向的電極X1+、電極X2+、電極X1-及電極X2-,而第二導電層620則配置有相互平行且垂直於Y軸方向的電極Y1+~Y3+以及電極Y-。電極X1-及電極X2位於偵測區域DA的中間區域,藉以區分電極Y1+、Y2+及Y3+的配置位置。藉此,偵測區域DA便可被這些電極的配置關係而區分為三個偵測子區域A1~A3,使得電阻式觸控面板600可同時在每個偵測子區域A1~A3中獲得接觸點B1~B3的座標位置,因而實現類似於多點觸控以及接觸點滑動偵測的效果。
接續上述,當利用電阻式觸控面板600進行接觸點檢測程序的X維度檢測流程時,分別提供不同的電壓準位到電極X1+、電極X2+、電極X1-及電極X2-中。其中,相鄰電極的電壓準位不能相同,亦即提供至電極X1+及電極X1-的電壓準位、電極X1-及電極X2-的電壓準位以及電極X2-及電極X2+的電壓準位兩兩不能相同。因此,電阻式觸控面板600便可從電極Y1+、電極Y2+及電極Y3+中獲得相對應的偵測結果,利用等效電壓分壓的原理以同時計算出每個接觸點B1~B3的X軸座標。
同樣地,當利用電阻式觸控面板600進行接觸點檢測程序的Y維度檢測流程時,分別提供電壓準位到電極Y1+~Y3+及電極Y-中,提供至電極Y1+~Y3+的電壓準位可以相同,亦可如同第一實施例一般地提供接地電壓GND至電極Y-。因此,電阻式觸控面板600便可從電極X1+、電極X1-(或是電極X2-)以及電極X2+中獲得相對應的偵測結果,利用等效電壓分壓的原理以同時計算出每個接觸點B1~B3的Y軸座標。
綜上所述,本發明實施例藉由多個電極(例如,六個電極)的配置關係將電阻式觸控面板的偵測區域區分為多個偵測子區域。藉此,透過這些電極的配置關係,配合控制電極的電壓準位及偵測相對應電極的檢測結果,電阻式觸控面板便可同時計算出每個偵測子區域中所對應的接觸點座標,以實現同時偵測多個接觸點及偵測接觸點滑動等功能。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故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、200、600...電阻式觸控面板
110、120、310、320、610、620...導電層
X1+、X2+、X-、Y1+、Y2+、Y-、X1-、X2-、Y3+...電極
130...軟性間隔物
150...手指
210...座標處理單元
220...類比數位轉換器(ADC)
230...控制單元
S410~S480...步驟
DA...偵測區域
A1、A2...偵測子區域
B1、B2...接觸點
R11~R24...等效電阻
GND...接地電壓
圖1為一種電阻式觸控面板之觸控原理的示意圖。
圖2是依照本發明第一實施例之一種電阻式觸控面板的示意圖。
圖3是依照本發明第一實施例之一種電阻式觸控面板導電層結構的示意圖。
圖4是依照本發明第一實施例說明控制單元中所執行之接觸點檢測程序的流程圖。
圖5A及圖5B則是說明電阻式觸控面板在檢測觸控點B1及B2之X維度座標或是Y維度座標的等效電路示意圖。
圖6是依照本發明第二實施例之一種電阻式觸控面板導電層結構的示意圖。
200...電阻式觸控面板
210...座標處理單元
220...類比數位轉換器(ADC)
230...控制單元
Y1+、Y2+、Y-...電極
DA...偵測區域
A1、A2...偵測子區域
B1、B2...接觸點
X1+、X2+、X-...電極
Claims (8)
- 一種電阻式觸控面板,包括:一第一導電層;一第二導電層,其中,該第一導電層及該第二導電層配置有多個電極,且該些電極將該電阻式觸控面板的一偵測區域區分為至少兩個偵測子區域;一第一電極、一第二電極及一第三電極,其中該第一電極、該第二電極及該第三電極的配置位置相互平行並垂直於一第一方向,且該第二電極配置在該第一電極與該第三電極之間;以及一第四電極、一第五電極及一第六電極,其中該第四電極、該第五電極及該第六電極的配置位置相互平行並垂直於一第二方向,該第二電極區隔該第四電極與該第五電極,且該第六電極配置於該第一電極與該第三電極之間,其中,該第二電極將該觸控區域區分為一第一偵測子區域及一第二偵測子區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之電阻式觸控面板,其中該第一電極、該第二電極及該第三電極配置於該第一導電層,且該第四電極、該第五電極及該第六電極配置於該第二導電層。
- 如申請專利範圍第2項所述之電阻式觸控面板,其中該第四電極與該第五電極配置於同一直線上。
- 如申請專利範圍第1項所述之電阻式觸控面板,更包括: 一座標處理單元(position processor),用以控制該些電極的電壓準位,並選擇性的從該些電極接收多個檢測結果,以決定至少兩個偵測子區域所對應的至少兩個接觸點。
- 如申請專利範圍第4項所述之電阻式觸控面板,其中至少兩個偵測子區域包括一第一偵測子區域及一第二偵測子區域,且該座標處理單元包括:一類比數位轉換器,從該第一電極與該第三電極或是該第四電極與該第五電極中接收類比形式的該些檢測結果,並將其轉換為數位形式的該些檢測結果;以及一控制單元,用以控制該些電極的電壓準位,以依據該些檢測結果決定該第一偵測子區域及該第二偵測子區域的該第一接觸點及該第二接觸點。
- 如申請專利範圍第5項所述之電阻式觸控面板,於一第一維度檢測期間時,該控制單元提供一第一參考電壓至該第一電極與該第三電極,提供一接地電壓至該第二電極,並獲得該第四電極與該第五電極的檢測結果,以及依據該第四電極與該第五電極的檢測結果以及該第一參考電壓以計算該第一接觸點及該第二接觸點位於該第一方向的座標。
- 如申請專利範圍第6項所述之電阻式觸控面板,於一第二維度檢測期間時,該控制單元提供一第二參考電壓至該第四電極與該第五電極,提供該接地電壓至該第六電極,並獲得該第一電極與該第三電極的檢測結果,以及依據該第一電極與該第三電極的檢測結果以及該第二參考電 壓的電壓準位以計算該第一接觸點及該第二接觸點位於該第二方向的座標。
- 如申請專利範圍第1項所述之電阻式觸控面板,其中該第一導電層與該第二導電層為一銦錫氧化層所構成。
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