TWI529571B - 偵測多觸摸點之真座標之觸控面板、觸控裝置及偵測方法 - Google Patents

Description

偵測多觸摸點之真座標之觸控面板、觸控裝置及偵測方法

本發明關於觸控領域，特別關於一種偵測多觸摸點之觸控面板，使用該觸控面板之觸控裝置以及多觸摸點之真座標之偵測方法。

目前，藉由手指等觸控物件之觸摸，直接對電子設備進行操作之技術已普遍應用於日常工作和生活中。該等電子設備一般採用觸控裝置來感應觸摸動作並產生相應電信號以供後續操作。所述觸控裝置於實際生產或使用中常表現為觸控板、觸控屏等形式。

按照觸控原理之不同，觸控面板主要分為電阻式、電容式、光學式、電磁式、聲波式等。其中電容式觸控面板之工作原理為：由使用者以手指或感應筆等可導電之觸控物件觸摸面板表面，導致面板被觸摸之位置產生電壓變化。處理器根據此電壓變化偵測出被觸摸位置之座標，以達到觸控操作之目的。光學式觸控面板和聲波式觸控面板之工作原理比較類似，都係藉由發射源產生光波或聲波，在波傳播之路線上，設置接收裝置。當發生觸摸時，觸控物件會阻擋波之傳播，則接收裝置接收之信號就會產生異常，以此來偵測觸摸點位置。

為了配合不同電子設備，業者研發出各種不同電容式觸控面板，投射電容式觸控面板便係其中一種。如圖1、2所示，一種習知呈網格狀之投射電容式觸控圖形1包括沿第一方向之第一電極2、沿第二方向之第二電極3及絕緣層4和基板5。其中，第一電極2與第二電極3相互交叉分佈於基板5上，且交叉處以絕緣層4隔開。此外，處理器(圖未示)連接至兩組電極2、3。當可導電之觸控物件觸摸觸控面板表面時，每組電極都會產生自電容變化，此自電容變化可由處理器偵測並測量出來。每組電極上自電容變化之質心位置代表觸摸點在每一電極方向上之位置，觸摸點之座標位置由兩組電極方向上之質心交叉匹配計算得出。故，習知偵測方法步驟為：a)分別掃描第一電極2和第二電極3；b)解析出觸摸點在二電極上之自電容變化之質心；c)由所述質心計算出觸摸點之座標。

當觸控面板表面同時出現至少二觸控點時，以二觸摸點C、D為例，如圖3所示，每組電極方向上就會解析出二質心，即第一方向上質心6a、6b和第二方向上質心7a、7b，由所述兩組質心相互交叉配置，計算出四座標位置C(6a,7a)、C’(6a,7b)、D’(6b,7a)、D(6b,7b)，其中只有二座標為所述二觸摸點之真座標C(6a,7a)、D(6b,7b)，另外二座標為假座標C’(6a,7b)、D’(6b,7a)。

同投射電容式觸控面板之觸摸點偵測原理相似，光學式觸摸面板和聲波式觸控面板亦係利用二方向之感應線路，分別感應出觸摸點在二方向接收信號發生異常之位置之質心，再藉由交叉配置之方式計算出觸摸點座標。故，當觸摸點數量多於二時，亦會產生假座標之問題。

由此可見，無論係使用習知投射電容式觸控面板，還係使用光學式觸控面板和聲波式觸控面板來偵測至少兩點觸摸時，就不可避免會產生觸摸點之假座標，使觸控面板之應用受到限制。故，如何在偵測至少兩點觸摸中計算出真座標，剔除假座標，便成為此類觸控面板及其偵測方法上需要解決之問題。

有鑒於此，有必要提供一種偵測多觸摸點之真座標之觸控面板及使用該觸控面板之觸控裝置，以在觸控面板偵測多觸摸點時，能準確判斷出真座標，同時剔除假座標。

還有必要提供一種偵測多觸摸點之真座標之偵測方法。

一種偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，包括具有第一線路和第二線路之感應線路層，用於偵測所述多觸摸點之原始座標。在所述感應線路層之一側設置有用於剔除所述感應線路層偵測出之所述原始座標中之假座標而輸出所述真座標之判斷線路層，所述判斷線路層具有第三線路。

一種偵測多觸摸點之真座標之觸控裝置，包括上述偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，導線和處理器。導線分別電性連接感應線路層和判斷線路層至處理器。

一種偵測多觸摸點之真座標之偵測方法，包括以下步驟：a)當上述觸控面板表面同時產生至少二觸摸點時，處理器分別掃描感應線路層之位於第一方向之第一線路和位於第二方向之第二線路；b)處理器解析出觸摸點在第一方向和第二方向上之自電容變化之質心，並依據質心計算出觸摸點之原始座標；c)當步驟b)中在第一方向和第二方向上都解析出至少二所述質心時，則處理器掃描判斷線路層之位於第三方向之第三線路；d)處理器計算出觸摸點在第三方向上之投影；e)處理器計算出原始座標在第三方向上之投影；f)處理器判斷步驟d)中之投影與步驟e)中之投影之間之距離是否小於一預設參數值；g)當判斷結果為是時，則原始座標為觸摸點之真座標，處理器輸出真座標。

另一種多觸摸點之真座標之偵測方法，包括以下步驟：a)當上述之觸控面板表面同時產生至少二觸摸點時，處理器分別掃描所述感應線路層之位於第一方向之所述第一線路和位於第二方向之所述第二線路；b)所述處理器解析出所述觸摸點在所述第一方向和所述第二方向上之自電容變化之質心，並依據所述質心計算出所述觸摸點之原始座標；c)當所述步驟b)中在所述第一方向或所述第二方向上只解析出一個所述質心時，則所述原始座標為所述觸摸點之真座標，所述處理器輸出所述真座標。

採用上述偵測多觸摸點之真座標之觸控面板和偵測方法，可克服習知觸控面板在偵測多點觸摸時易輸出假座標之問題，準確計算出真座標。

以下結合附圖及示例性之實施方式對本發明之技術特徵和優點作更詳細之說明。惟應當理解，在未進一步敍述之情況下，一實施方式中之元件、結構和特徵亦可有益地結合到其他實施方式中。

圖4a為本發明第一實施方式之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板之剖面示意圖，第一實施方式為投射電容式觸控面板。觸控面板100包括感應線路層110和設置於感應線路層一側之判斷線路層130。其中，感應線路層110包括分佈於第一方向(圖4b中X軸方向)之複數第一電極線路111、分佈於第二方向(圖4b中Y軸方向)之複數第二電極線路112和絕緣層113。複數第一電極線路111和複數第二電極線路112分佈於不同層，且相互交叉設置於絕緣層113兩側，如圖4b為感應線路層110之平面結構示意圖。判斷線路層130包括分佈於第三方向(圖4c中Z軸方向)之複數第三電極線路131。如圖4c所示，Z方向與X方向和Y方向不重合，且Z方向與X方向、Y方向之間各形成一夾角。該二夾角既可相等，亦可不等。為了使感應線路層110和判斷線路層130相互絕緣，在兩者之間還設置一絕緣基板120。

第一電極線路111、第二電極線路112和第三電極線路131分別由複數導線140連接至處理器150，形成偵測多觸摸點之真座標之偵測裝置10，如圖5所示。

圖6a為本發明第二實施方式之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板200之剖面示意圖。第二實施方式之觸控面板200與第一實施方式較為相似，亦係投射電容式觸控面板。觸控面板200包括：感應線路層210(見圖6b)，設置於感應線路層210一側之判斷線路層230，和設置與感應線路層210和判斷線路層230之間，使兩者相互絕緣之絕緣基板220。不同之處在於，感應線路層210中，分佈於第一方向X之複數第一電極線路211和分佈於第二方向Y之複數第二電極線路212設置於同層，在二電極線路交叉處之第一電極線路211和第二電極線路212之間設置複數絕緣片213，參看圖6b感應線路層210之平面結構示意圖。

感應線路層中X、Y方向電極線路圖形結構亦可不同，如圖7所示，其為本發明第三實施方式之觸控面板之感應線路層310之平面結構示意圖，其中分佈於第一方向X之複數第一電極線路311可由複數第一導電單元311a和複數條第一導線311b組成，複數第一導電單元311a之間彼此分開，由複數條第一導線311b連接；分佈於第二方向Y之複數第二電極線路312可由複數第二導電單元312a和複數條第二導線312b組成，複數第二導電單元312a之間彼此分開，由複數條第二導線312b連接。其中，複數第一電極線路311和複數第二電極線路312之間由絕緣層313隔開。第三實施方式中觸控面板之其他元件及位置設置方式同第一實施方式。

圖8為本發明第四實施方式之觸控面板之感應線路層410之平面結構示意圖，其中分佈於第一方向X之複數第一電極線路411可由複數第一導電單元411a和複數條第一導線411b組成，複數第一導電單元411a之間彼此分開，由複數條第一導線411b連接；分佈於第二方向Y之複數第二電極線路412可由複數第二導電單元412a和複數條第二導線412b組成，複數第二導電單元412a之間彼此分開，由複數條第二導線412b連接。其中，複數第一導電單元411a與複數第二導電單元412a和複數條第一導線411b不相互接觸。在複數條第一導線411b和複數條第二導線412b之間設置複數絕緣片413。第四實施方式中觸控面板之其他元件及位置設置同第二實施方式。

上述導電單元可為任何幾何形狀，例如多邊形、圓形等。在選擇材料上，一般為透明導電材料，例如氧化銦錫(ITO)等。依據不同之設計需求，第一導電單元和第二導電單元之數量分別為至少兩條，第一導線和第二導線之數量分別為至少一條。

上述偵測多觸摸點之真座標之觸控面板可為光學式觸控面板，其中感應線路層包括位於第一方向X之複數條第一光學線路和位於第二方向Y之複數條第二光學線路，同時判斷線路層包括位於第三方向Z之複數條第三光學線路。三方向之光學線路可同上述投射電容式觸控面板之電極線路分佈於不同層，亦可分佈於同層。當三方向之光學線路分佈于同層時，可由處理器控制其工作順序，在觸控面板表面依次出現第一光學線路、第二光學線路和第三光學線路，來完成不同光學線路之工作。由於光學式觸控面板和聲波式觸控面板之偵測原理類似，故上述偵測多點觸摸之觸控面板還可為聲波式觸控面板。其結構同上述光學式觸控面板。

上述偵測多點觸摸之觸控面板中各個元件依據實際需要不同，可由透明材料製成，亦可由不透明材料製成。電極線路由導電材料製成，而絕緣基板和絕緣片由絕緣材料製成。其中不透明導電材料可為銅、鋁、金等金屬；透明導電材料可為氧化銦錫(ITO)等；絕緣材料可為樹脂、玻璃等。例如，當觸控面板為不透明時，可應用於筆記型電腦等設備之觸控操作面板；當觸控面板為透明時，可應用于顯示器等發光顯示設備之表面做成觸控操作螢幕。

上述偵測多點觸摸之觸控面板中複數第一線路可相互平行。同理，複數第二線路亦可相互平行；複數第三線路亦可相互平行。

上述偵測多點觸摸之觸控面板中第一線路和第二線路包括分別至少兩條線路，其中電極數目由所應用之偵測裝置之觸控解析度和尺寸大小而定。一般解析度要求愈高，即畫素要求愈小，電極數目愈多；尺寸愈大，電極數目亦愈多。

當上述觸控面板表面同時產生至少二觸摸點時，可由圖9所示之偵測方法得到至少二觸摸點之真座標。以上述投射電容式觸控面板上二觸摸點之偵測為例，結合圖10所示，當觸控面板表面同時產生二觸摸點A、B時，在起始步驟20之後，執行步驟21，處理器藉由導線分別傳輸掃描信號至感應線路層上位於X方向之複數第一電極線路和位於Y方向之複數第二電極線路，對二方向之電極線路進行掃描，分別偵測二方向電極線路產生之自電容變化，並將此自電容變化信號傳回至處理器；在掃描二方向電極線路之過程中，判斷線路層上位於Z方向之複數條第三電極線路相互短接並且接地或者連接至固定輸出端，作為遮罩層，用以遮罩在掃描感應線路層上之電極線路時產生之電磁場干擾，使掃描過程更加精準。完成感應線路層之掃描後，進入步驟22，處理器依據藉由掃描得到之自電容變化資料，解析出觸摸點A、B在X方向之自電容變化之質心x1、x2和Y方向之自電容變化之質心y1、y2，並且依據上述質心計算出原始座標a(x1,y1)、b(x2,y2)、a’(x1,y2)和b’(x2,y1)。進入判斷步驟23，處理器判斷是否在X方向和Y方向之其中一方向上僅解析出一質心。若判斷結果為否，即x1不等於x2或y1不等於y2時，則進入步驟24，處理器藉由導線傳輸掃描信號至判斷線路層上位於Z方向之複數條第三電極線路，對第三電極線路進行掃描，偵測第三電極線路產生之自電容變化，並將自電容變化信號傳回至處理器；在掃描第三電極線路之過程中，第一電極線路和第二電極線路處於空置狀態，以避免對第三電極線路掃描時造成之影響。掃描完成後，進入步驟25，處理器依據藉由掃描得到之第三電極線路自電容變化之資料，解析出觸摸點A、B在Z方向之自電容變化之質心z1、z2，並且計算出二觸摸點A、B在Z方向上之投影D1、D2，如圖11所示，此二投影D1、D2係二觸摸點A、B之真實投影。在步驟26中，處理器計算出步驟22中原始座標a(x1,y1)、b(x2,y2)、a’(x1,y2)和b’(x2,y1)在Z方向之投影D1a、D1b、D1a’和D1b’，如圖11所示。進入步驟27，判斷步驟26中計算出之原始座標a(x1,y1)、b(x2,y2)、a’(x1,y2)和b’(x2,y1)在Z方向之投影D1a、D1b、D1a’、D1b’與步驟25中計算出之觸摸點A、B在Z方向上之投影D1、D2中一对应投影之間之距離是否小於一預設參數值P。當判斷結果為是時，則步驟26中計算出之投影對應之座標為觸摸點A、B之真座標，進入步驟28，處理器輸出真座標。若判斷結果為否時，則步驟26中計算出之投影對應之座標為觸摸點A、B之假座標，進入步驟29，處理器刪除假座標。例如，D1a與D1之間之距離小於P，則D1a對應之座標a(x1,y1)為觸摸點A之真座標；D1a’與D1之間之距離大於P，則D1a’對應之座標a’(x1,y2)為觸摸點A之假座標。同理，可判斷出觸摸點B之真座標。上述預設參數值P可依據不同之操作要求來定義，例如，可用解析所對應之畫素來定義；P之範圍大小可由具體實驗資料而定，例如，P至少等於一畫素。

若判斷步驟23中判斷結果為是，即x1等於x2或y1等於y2時，則表明步驟22中處理器在X方向或Y方向上僅解析出一質心，且計算出二原始座標。故，此二原始座標為觸摸點A、B之真座標。在步驟23後，直接進入步驟28，處理器輸出真座標。

上述處理器包括掃描單元、計算單元、比較判斷單元和輸出單元。其中，掃描單元用於提供掃描信號給各線路，同時接收掃描過程中產生之電信號，例如上述自電容變化之信號；計算單元執行計算自電容變化之質心和原始座標；比較判斷單元將距離值和預設參數值進行比較，並做出相應判斷；輸入單元則係將最終得出之真座標輸出至執行下一步操作之單元。

步驟28輸出之真座標，可輸出至控制設備，亦可輸出至顯示裝置等，用以執行後續相關流程，此真座標之接收端和用以執行之相關流程無特殊限制。

上述偵測方法亦可運用於偵測上述實施方式中之觸控面板表面，同時產生二以上之觸摸點時，觸摸點之真座標之偵測判斷。

當上述偵測多點觸摸之觸控面板為光學式或聲波式觸控面板時，偵測方法同上述投射電容式觸控面板之偵測方法。此處不在贅述。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10．．．偵測裝置

100、200．．．觸控面板

110、210、310、410．．．感應線路層

120、220．．．絕緣基板

130、230．．．判斷線路層

111、211、311、411．．．第一電極線路

311a、411a．．．第一導電單元

311b、411b．．．第一導線

112、212、312．．．第二電極線路

312a、412a．．．第二導電單元

312b、412b．．．第二導線

113、313．．．絕緣層

213、413．．．絕緣片

131．．．第三電極線路

140．．．導線

150．．．處理器

圖1係習知投射電容式觸控面板之平面結構示意圖。

圖2沿圖1中A-A線之剖面示意圖。

圖3係習知投射電容式觸控面板表面發生兩點觸摸時之示意圖。

圖4a係第一實施方式之觸控面板之剖面示意圖。

圖4b係圖4a所示觸控面板之感應線路層之平面結構示意圖。

圖4c係圖4a所示觸控面板之判斷線路層之平面結構示意圖。

圖5係具有圖4所示觸控面板之偵測裝置之示意圖。

圖6a係第二實施方式之觸控面板之剖面示意圖。

圖6b係圖6a所示觸控面板之感應線路層之平面結構示意圖。

圖7係第三實施方式之觸控面板之感應線路層之平面結構示意圖。

圖8係第四實施方式之觸控面板之感應線路層之平面結構示意圖。

圖9係一實施方式之偵測多觸摸點之真座標之偵測方法之流程圖。

圖10係當觸控面板表明產生二觸摸點時之示意圖。

圖11係圖10中觸摸點座標在第三方向之投影示意圖。

10．．．偵測裝置

110．．．感應線路層

130．．．判斷線路層

111．．．第一電極線路

112．．．第二電極線路

131．．．第三電極線路

140．．．導線

150．．．處理器

Claims (22)

1. 一種偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，包括具有第一線路和第二線路之感應線路層，用於偵測所述多觸摸點之原始座標，其改良在於，還包括設於所述感應線路層之一側之用於剔除所述感應線路層偵測出之所述原始座標中之假座標而輸出所述真座標之判斷線路層，所述判斷線路層具有第三線路，其中當掃描所述感應線路層時，所述第三線路連接至固定輸出端，用以屏蔽所述掃描感應線路層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述第一線路、所述第二線路和所述第三線路分佈不同方向。
3. 如申請專利範圍第2項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述第一線路、所述第二線路和所述第三線路分別包括至少兩條線路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述第一線路、所述第二線路和所述第三線路均為投射電容式電極線路。
5. 如申請專利範圍第4項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述感應線路層與所述判斷線路層之間相互絕緣。
6. 如申請專利範圍第4項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述第三線路與所述第一線路、第二線路之間形成夾角。
7. 如申請專利範圍第4項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述第一線路和所述第二線路交叉分佈且相互絕緣。
8. 如申請專利範圍第7項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述感應線路層還包括絕緣層，所述第一線路和所述第二線路分別設置於所述絕緣層之兩側。
9. 如申請專利範圍第7項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述感應線路層還包括絕緣片，佈設於所述第一線路和所述第二線路之交叉處且位於所述第一線路和所述第二線路之間。
10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中每一第一線路包括至少二彼此分開之第一導電單元和至少一連接所述第一導電單元之第一導線，每一第二線路包括至少二彼此分開之第二導電單元和至少一連接所述第二導電單元之第二導線。
11. 如申請專利範圍第5項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述感應線路層和所述判斷線路層之間設置絕緣基板。
12. 如申請專利範圍第1項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述感應線路層包括複數第一線路，所述複數第一線路相互平行。
13. 如申請專利範圍第1項所述之偵測多觸摸點之 真座標之觸控面板，其中所述感應線路層包括複數第二線路，所述複數第二線路相互平行。
14. 如申請專利範圍第1項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，其中所述判斷線路層包括複數第三線路，所述複數第三線路相互平行。
15. 一種偵測多觸摸點之真座標之觸控裝置，包括如申請專利範圍第1項所述之偵測多觸摸點之真座標之觸控面板，導線及處理器；所述導線分別電性連接所述感應線路層和所述判斷線路層至所述處理器。
16. 一種多觸摸點之真座標之偵測方法，包括以下步驟：a)當觸控面板表面同時產生至少二觸摸點時，處理器分別掃描感應線路層之位於第一方向之第一線路和位於第二方向之第二線路；b)所述處理器解析出所述觸摸點在所述第一方向和所述第二方向上之自電容變化之質心，並依據所述質心計算出所述觸摸點之原始座標；c)當所述步驟b)中在所述第一方向和所述第二方向上都解析出至少二所述質心時，則所述處理器掃描判斷線路層之位於第三方向之第三線路，其中當掃描所述感應線路層時，所述第三線路連接至固定輸出端，用以屏蔽所述掃描感應線路層；d)所述處理器計算出所述觸摸點在所述第三方向上之投影； e)所述處理器計算出所述原始座標在所述第三方向上之投影；f)所述處理器判斷所述步驟e)中之所述投影與所述步驟d)中之所述投影之間之距離是否小於一預設參數值；及g)當判斷結果為是時，則所述原始座標為所述觸摸點之真座標，所述處理器輸出所述真座標。
17. 如申請專利範圍第16項所述之偵測方法，其中執行所述步驟a)時，所述判斷線路層之所述第三線路處於短路或接地狀態。
18. 如申請專利範圍第16項所述之偵測方法，其中執行所述步驟a)時，所述判斷線路層之所述第三線路連接至固定輸出端。
19. 如申請專利範圍第17項或第18項所述之偵測方法，其中所述判斷線路層為遮罩層。
20. 如申請專利範圍第16項所述之偵測方法，其中執行所述步驟c)時，所述第一線路和所述第二線路處於空置狀態。
21. 如申請專利範圍第16項所述之偵測方法，其中所述預設參數值為至少一畫素。
22. 如申請專利範圍第16項所述之偵測方法，其中當所述步驟g)之判斷結果為否時，則所述原始座標為所述觸摸點之假座標，所述處理器剔除所述假座標。