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TWI861592B - 觸控結構及其觸控處理裝置、方法與電子系統 - Google Patents

觸控結構及其觸控處理裝置、方法與電子系統 Download PDF

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TWI861592B
TWI861592B TW111142400A TW111142400A TWI861592B TW I861592 B TWI861592 B TW I861592B TW 111142400 A TW111142400 A TW 111142400A TW 111142400 A TW111142400 A TW 111142400A TW I861592 B TWI861592 B TW I861592B
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李政翰
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禾瑞亞科技股份有限公司
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Abstract

一種觸控結構，包含：第一電極層，包含在一觸控區內的平行於第一軸的多條第一電極；第二電極層，包含在該觸控區內的平行於第二軸的多條第二電極；在該觸控區外的一觸控按鍵，包含位在該第一電極層的一第一按鍵電極，以及位在該第二電極層的一第二按鍵電極，其中該第一按鍵電極的形狀與位置相應於該第二按鍵電極；在該觸控區外的該第一電極層的一第一導線，用於連接該第一按鍵電極；在該觸控區外的該第二電極層的一第二導線，用與連接該第二按鍵電極；以及一導電層，位於該觸控結構之上的一外部導電物體與下列元件中的至少一個元件之間：該第一導線；以及該第二導線。

Description

觸控結構及其觸控處理裝置、方法與電子系統
本發明係關於觸控功能，特別係關於觸控功能的抗干擾。
利用電容性感測原理的觸控裝置已經是現代電子系統常見的輸入裝置之一。藉由偵測微弱電流的變化，可以判斷是否有如手指之類的外部導電物件靠近觸控電極。然而，由於電容性感測原理所偵測到的電流變化非常微弱，容易受到外部的電磁干擾，因此亟需一種能增強抗干擾的機制，以避免觸控裝置接收到錯誤的指令。
根據本申請一實施例，提供一種觸控結構，包含：第一電極層，包含在一觸控區內的平行於第一軸的多條第一電極；第二電極層，包含在該觸控區內的平行於第二軸的多條第二電極；在該觸控區外的一觸控按鍵，包含位在該第一電極層的一第一按鍵電極，以及位在該第二電極層的一第二按鍵電極，其中該第一按鍵電極的形狀與位置相應於該第二按鍵電極；在該觸控區外的該第一電極層的一第一導線，用於連接該第一按鍵電極；在該觸控區外的該第二電極層的一第二導線，用與連接該第二按鍵電 極；以及一導電層，位於該觸控結構之上的一外部導電物體與下列元件中的至少一個元件之間：該第一導線；以及該第二導線。
較佳地，為了阻隔外部導電物體對該第二導線進行電磁干擾，其中當該第一導線較該第二導線更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第二導線之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第一導線之間。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中導電層連接到一直流電位。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中導電層與該第一導線的電性耦合。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中當該導電層位於該外部導電物體與該第一導線和該第二導線之間時，該導電層的電位為浮動。
較佳地，為了同時偵測第二觸控按鍵，該觸控結構更包含：在該觸控區外的一第二觸控按鍵，包含位在該第一電極層的一第三按鍵電極，以及位在該第二電極層的第四按鍵電極，其中該第三按鍵電極的形狀與位置相應於該第四按鍵電極；位在該觸控區外的該第二電極層的一第四導線，用於連接該第四按鍵電極；以及其中該第一導線更用於連接該第三按鍵電極，其中該導電層位於該外部導電物體與下列組合中的至少一個組合之間：包含該第一導線的一第一組合；以及包含該第二導線與該第四導線的一第二組合。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中當該第一組合較該第二組合更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第二組合之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第一組合之間。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中該導電層連接到一直流電位。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中該導電層與該第一組合的電性耦合。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中當該第二組合較該第一組合更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第一組合之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第二組合之間，其中該導電層連接到一直流電位。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中當該導電層位於該外部導電物體與該第一組合和該第二組合之間時，該導電層的電位為浮動。
根據本申請一實施例，提供一種觸控結構，包含：一電極層，包含：在一觸控區內的平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極；在該觸控區外的一觸控按鍵，包含位在該電極層的一第一按鍵電極以及一第二按鍵電極，其中該第一按鍵電極的形狀與位置相應於該第二按鍵電極；在該觸控區外的該電極層的一第一導線，用於連接該第一按鍵電極；以及在該觸控區外的該電極層的一第二導線，用與連接該第二按鍵電極；以及一導電層，位於該觸控結構之上的一外部導電物體與該第一導線和該第二導線之間。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，該觸控結構更包含：在該觸控區外的一第二觸控按鍵，包含位在該電極層的一第三按鍵電極以及一第四按鍵電極，其中該第三按鍵電極的形狀與位置相應於該第四按鍵電極；以及位在該觸控區外的該電極層的一第四導線，用於連接該第四按 鍵電極，其中該第一導線更用於連接該第三按鍵電極，其中該導電層位於該外部導電物體與該第一導線、該第二導線、和該第四導線之間。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理裝置，用於控制如前所述的觸控結構，包含：一連接網路，用於分別連接該多個第一電極、該多個第二電極、該第一導線與該第二導線；一驅動電路模組，用於透過該連接網路、該第一導線與該第一按鍵電極發出驅動信號；一感測電路模組，用於透過該連接網路、該第二導線與該第二按鍵電極感測該驅動信號；以及一處理器模組，用於執行存儲於非揮發性記憶體內的指令以實現：根據該感測電路模組所感測到的該驅動信號的變化，判斷該觸控按鍵是否被碰觸。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理裝置，用於控制如前所述的觸控結構，包含：一連接網路，用於分別連接該多個第一電極、該多個第二電極、該第一導線與該第四導線；一驅動電路模組，用於透過該連接網路、該第一導線與該第三按鍵電極發出驅動信號；一感測電路模組，用於透過該連接網路、該第四導線與該第四按鍵電極感測該驅動信號；以及一處理器模組，用於執行存儲於非揮發性記憶體內的指令以實現：根據該感測電路模組透過該第四按鍵電極所感測到的該驅動信號的變化，判斷該第二觸控按鍵是否被碰觸。
根據本申請一實施例，提供一種電子系統，包含如上所述的觸控結構與觸控處理裝置。
較佳地，該電子系統更包含用於控制該電子系統的一主機，其中該處理器模組更用於當判斷該觸控按鍵被碰觸時，回報該主機。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理方法，用於控制如上所述的觸控結構，包含：透過該連接網路、該第一導線與該第一按鍵電極發 出驅動信號；透過該連接網路、該第二導線與該第二按鍵電極感測該驅動信號；以及根據所感測到的該驅動信號的變化，判斷該觸控按鍵是否被碰觸。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理方法，用於控制如上所述的觸控結構，包含：透過該連接網路、該第一導線與該第三按鍵電極發出驅動信號；透過該連接網路、該第二導線與該第二按鍵電極感測該驅動信號；以及根據所感測到的該驅動信號的變化，判斷該觸控按鍵是否被碰觸。
較佳地，該觸控處理方法更包含：當判斷該觸控按鍵被碰觸時，回報一主機。
本申請提供了一種能增強抗干擾的機制，用於保護觸控按鍵的線束，以避免觸控觸控裝置因為手指放置在線束的位置而接收到錯誤的指令。
100:電子系統
110:上半部
120:觸控螢幕
130A:觸控按鍵
130B:觸控按鍵
135:線束
199:位置
210:導電層
410:保護層
420:第一電極層
430:第二電極層
440:電極層
510:導電層
710:導電層
1200:電子系統
1210:觸控處理裝置
1211:連接網路模組
1212:驅動電路模組
1213:感測電路模組
1214:處理器模組
1215:介面模組
1220:觸控面板或螢幕
1221:第一電極
1222:第二電極
1230:觸控筆
1235:觸控板擦
1240:主機
1241:輸出入介面模組
1242:中央處理器模組
1243:圖形處理器模組
1244:記憶體模組
1245:網路介面模組
1246:存儲器模組
1300:觸控處理方法
1310~1340:步驟
Rx0:偵測導線
Rx1:偵測導線
Tx:驅動導線
圖1為根據本申請一實施例的電子系統100的示意圖。
圖2為根據本申請一實施例的電子系統100之線束部分的一示意圖。
圖3為根據本申請另一實施例的電子系統100之線束部分的一示意圖。
圖4是圖3所示實施例的AA連線的剖面圖。
圖5為根據本申請再一實施例的電子系統100之線束部分的一示意圖。
圖6為圖5所示實施例的AA連線的剖面圖。
圖7為根據本申請再一實施例的電子系統100之線束部分的一示意圖。
圖8為圖7所示實施例的AA連線的剖面圖。
圖9為圖7所示實施例的AA連線的剖面圖。
圖10是圖7所示實施例的AA連線的剖面圖。
圖11為根據本申請一實施例的觸控結構的剖面圖。
圖12為根據本發明一實施例的電子系統1200的一方塊示意圖。
圖13為根據本申請一實施例的觸控處理方法1300的流程示意圖。
為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本申請的技術方案進行詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅係本申請一部分實施例，而不係全面之實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬於本申請所保護的範圍。
本申請之說明書和申請專利範圍以及圖式中的術語「第一」「第二」「第三」等(如果存在)係用於區別類似之物件，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應當理解，該等描述之物件在適當情況下可以互換。在本申請之描述中，「複數個」之含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體地限定。此外，術語「包括」和「具有」以及它們的任何變形，意圖在於覆蓋不排它的包含。圖式中所示的一些方框圖是功能實體，不一定必須與物理或邏輯上獨立的實體相對應。可以採用軟體形式來實現該等功能實體，或在一個或複數個硬體電路或積體電路中實現該等功能實體，或在不同網路和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現該等功能實體。
在本申請之描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，亦可以係可拆卸連接，或一體地連接；可以係機械連接，亦可以係電連接或可以相互通訊；可以係直接相連，亦可以藉由中間媒介間接相連， 可以係兩個元件內部之連通或兩個元件之相互作用關係。對於本領域之普通技術人員而言，可以根據具體情況理解前述術語在本申請中之具體含義。
為使本申請之目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合圖式和具體實施方式對本申請作進一步詳細之說明。
請參考圖1所示，其為根據本申請一實施例的電子系統100的示意圖。該電子系統100可以是普通的膝上型電腦，具有上下兩半的設計。下半部通常具有鍵盤與觸控面板，其內部具有電池與中央處理器在內的電子裝置。上半部110通常具有觸控螢幕120。
在上半部110當中，可能還有一或多個功能按鍵，如圖1所示的兩個觸控按鍵130A與130B。這些功能按鍵可以讓使用者直接控制某些功能，例如電子系統100的電源開關，調整觸控螢幕120的暗亮，或其他功能。
在一實施例當中，觸控按鍵的按鍵電極和觸控螢幕120的觸控電極連接到同一個觸控處理裝置。該觸控處理裝置利用電容性感測原理，透過按鍵電極來偵測是否有外部物件接近或接觸到該觸控按鍵。當偵測到外部物件之後，該觸控處理裝置會回報到該中央處理器所執行的作業系統。或者是該觸控處理裝置會觸發特殊設計的電路來執行相應的功能。
由於該觸控螢幕120必須透過上半部與下半部連接的旋轉機構與下半部的電子裝置連接，因此連接觸控按鍵的觸控電極和觸控螢幕120的觸控電極的導線，通常會沿著上半部的邊緣集成線束後再連接到該觸控處理裝置。在圖1所示的實施例當中，連接觸控按鍵130A與130B及該觸控處理裝置的線束135係安排在觸控螢幕120的右側邊緣的內部。在線束135外側的保護層可以包含不導電的玻璃層與/或塑膠材質。
當有一外部導電物件碰觸到線束135附近的位置199時，線束135會受到電磁干擾，使得觸控處理裝置誤以為外部導電物件近接到觸控按鍵。
本領域普通技術人員可以理解到，雖然圖1所示實施例為一膝上型電腦，但本申請可以適用於其他類型的電子系統100，例如平板電腦或智慧型手機等。只要該觸控按鍵的線束經過觸控螢幕或觸控面板的旁邊，容易受到外部導電物件的電磁干擾時，就可以適用本申請所提供的抗干擾技術。
請參考圖2所示，其為根據本申請一實施例的電子系統100之線束部分的一示意圖。在圖2的上方為觸控螢幕120或觸控面板的觸控區。在觸控區內包含有未示出的多條觸控電極。這些觸控電極可以包含平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極。該些第一電極可以位於一第一電極層，該些第二電極可以位於一第二電極層。第一電極層與第二電極層上下相疊。該些第一電極與該些第二電極交錯，但彼此並不電性耦合。觸控處理裝置可以藉由第一電極發出驅動信號，感測第二電極所感應的驅動信號，並且判斷是否有外部物件導致的電容性變化，藉以偵測外部物件的位置。
觸控按鍵130A與130B分別包含上方與下方兩個按鍵電極，彼此交錯。觸控按鍵130A與130B下方的第一按鍵電極共同透過Tx導線或電路連接到觸控處理裝置的驅動電路。觸控按鍵130A的上方第二按鍵電極透過Rx0導線或電路連接到觸控處理裝置的感測電路。類似地，觸控按鍵130B的上方第二按鍵電極透過Rx1導線連接到觸控處理裝置的感測電路。
驅動電路透過驅動導線Tx自觸控按鍵130A的下方第一按鍵電極發出驅動信號，而感測電路分別透過偵測導線Rx0感測觸控按鍵130A的上方第二按鍵電極所感應的驅動信號。當有外部導電物件接近或接觸觸控按鍵130A時，感測電路就會藉由偵測導線Rx0偵測到第二按鍵電極所感應的驅動信號的電容性變化，觸控處理裝置就可以得知觸控按鍵130A被觸動了。類似地，當有外部導電物件接近或接觸觸控按鍵130B時，感測電路就會藉由 偵測導線Rx1偵測到第二按鍵電極所感應的驅動信號的電容性變化，觸控處理裝置就可以得知觸控按鍵130B被觸動了。
在圖2的實施例當中，可以在線束135的偵測導線Rx0與Rx1之上方設置一導電層210，該導電層210介於外部導電物件與偵測導線Rx0與Rx1。該導電層210可以連接到一直流電位，該直流電位可以是地面電位。
請參考圖4所示，其為圖2所示實施例的AA連線的剖面圖。觸控螢幕或面板120包含一第一電極層420與一第二電極層430。在第一電極層420之上可以包含不導電的至少一玻璃層與/或保護層410。在第一電極層420當中具有驅動導線Tx，在第二電極層430當中具有偵測導線Rx0與Rx1。該導電層210即位於該偵測導線Rx0與Rx1的上方。當圖4的剖面圖適用於圖2的實施例時，該導電層210可以連接到一直流電位，該直流電位可以是地面電位。
除了來自於驅動導線Tx的驅動信號以外，外部物件還可能感應到來自於觸控螢幕120的驅動信號。這些驅動信號可以透過外部物件對偵測導線Rx0與Rx1造成電磁干擾。本領域普通技術人員可以理解到，雖然圖2與圖4的實施例只包含單一片導電層210，但本申請可以適用於多片導電層210的變化型，只要這些導電層210連接到一直流電位，就能夠阻止外部物件對該偵測導線Rx0與Rx1的電磁干擾。
請參考圖3所示，其為根據本申請另一實施例的電子系統100之線束部分的一示意圖。和圖2所示實施例的不同之處在於，圖3所示的導電層210與驅動導線Tx是短路的。
請再參考圖4，其也可以是圖3所示實施例的AA連線的剖面圖。當驅動導線Tx與該導電層210之間是短路時，外部導電物件無法再介入到導電層210與偵測導線Rx0與Rx1之間，因此可以避免外部導電物件對於該偵測導線Rx0與Rx1的電磁干擾。
請參考圖5所示，其為根據本申請再一實施例的電子系統100之線束部分的一示意圖。請參考圖6所示，其為圖5所示實施例的AA連線的剖面圖。在圖6的實施例當中，第二電極層430位於第一電極層420的上方，與圖4所示的實施例剛好相反。在第一電極層420的驅動導線Tx的上方具有一導電層510，用於連接到一直流電位，該直流電位可以是地面電位。該導電層510可以阻止外部導電物件感應到驅動導線Tx所發出的驅動信號，進一步避免外部導電物件對偵測導線Rx0與Rx1造成電磁干擾。
雖然在圖6所示的實施例當中，該導電層510是位於第二電極層430與該第一電極層420之間，但該導電層510只需要位於驅動導線Tx與外部導電物件之間，即可阻止外部導電物件感應到驅動導線Tx所發出的驅動信號。
請參考圖7所示，其為根據本申請再一實施例的電子系統100之線束部分的一示意圖。在圖7的實施例當中，具有一或多個導電層710覆蓋在線束部分的上面。該一或多個導電層710的電位是浮動的，因此可以阻止外部導電物件感應到驅動導線Tx所發出的驅動信號。
請參考圖8所示，其為圖7所示實施例的AA連線的剖面圖。在圖8的實施例當中，觸控結構的第一電極層420在第二電極層430之上。外部導電物件的出現並不會影響到驅動導線Tx與偵測導線Rx0與Rx1之間的互電容效應。
請參考圖9所示，其也可以為圖7所示實施例的AA連線的剖面圖。在圖9的實施例當中，觸控結構的第一電極層420在第二電極層430之下。同樣地，外部導電物件的出現並不會影響到驅動導線Tx與偵測導線Rx0與Rx1之間的互電容效應。
在圖8與圖9所示的觸控結構當中，分別都包含兩個電極層。但在本申請的一實施例當中，也可以只包含單一電極層，第一電極與第二電極可以分別包含多個導電片，以跨橋的方式連接多個導電片。
請參考圖10所示，其可以是圖7所示實施例的AA連線的剖面圖。在圖10的實施例當中，觸控結構包含單一電極層440，其包含上述的多條第一電極與多條第二電極。在線束135部分的上方包含一或多個導電層710，其電位可以是浮動的，也可以是連接到一直流電位。該一或多個導電層710可以阻止外部導電物件感應到驅動導線Tx所發出的驅動信號，因此外部導電物件的出現並不會影響到驅動導線Tx與偵測導線Rx0與Rx1之間的互電容效應。
請參考圖11所示，其為根據本申請一實施例的觸控結構的剖面圖。在圖11的實施例當中，觸控結構包含單一電極層440，其包含上述的多條第一電極與多條第二電極。在一或多條偵測導線Rx0與Rx1之外，包覆一或多圈導電材料1110。其電位可以連接到一直流電位，因此外部導電物件的出現並不會影響到驅動導線Tx與偵測導線Rx0與Rx1之間的互電容效應。
請回到圖1，當該線束部分135的觸控結構使用如圖2至圖11所述實施例的其中一種時，靠近或接近該線束部分135的外部導電物件就不會對偵測導線Rx0與Rx1造成電磁干擾。觸控處理裝置也就不會錯誤地認為有外部導電物件觸動上述的觸控按鍵130A與/或130B。
請參考圖12所示，其為根據本發明一實施例的電子系統1200的一方塊示意圖。該觸控系統1200可以是常見的桌上型、膝上型、平板型個人電腦、工業用控制電腦、智慧型手機或其它形式具有觸控功能的計算機系統。在一實施例當中，該電子系統1200可以是圖1所示的電子系統100的變化型。
該觸控系統1200可以包含一觸控處理裝置1210、連接至該觸控處理裝置的一觸控面板或螢幕1220或圖1所示的觸控螢幕120、以及連接至該觸控處理裝置1210的一主機1240。該電子系統1200可以更包含一或多個觸控筆1230與/或觸控板擦1235。在該觸控螢幕1220的邊緣，可以具有一或多個觸控按鍵。
該觸控螢幕1220包含平行於第一軸的多條第一電極1221以及平行於第二軸的多條第二電極1222。第一電極1221可以與多條第二電極1222交錯，以便形成多個感測點或感測區域。同樣地，第二電極1222可以與多條第一電極1221交錯，以便形成多個感測點或感測區域。在某些實施例當中，本申請可以將第一電極1221稱之為第一觸控電極1221，也可以將第二電極1222稱之為第二觸控電極1222。本申請也統稱第一電極1221與第二電極1222為觸控電極。在某些實施例當中，該第一電極1221與該第二電極1222以透明材料所構成。當適用於圖1所示實施例當中的觸控螢幕120時，該第一電極1221與該第二電極1222可以在同一電極層，每一條第一電極1221或第二電極1222的多個導電片之間係使用跨橋的方式連接。該第一電極1221與該第二電極1222也可以在不同的上下相疊的電極層。除非特別說明以外，本申請通常可以適用於單一層或多個電極層的實施例當中。該第一軸與該第二軸通常是互相垂直，但本申請並不限定該第一軸必定垂直於該第二軸。在一實施例中，該第一軸可以是水平軸，或是觸控螢幕1220的更新軸線。
該觸控處理裝置1210可以包含以下的硬體電路模組：一連接網路(Interconnection Network)模組1211、一驅動電路模組1212、一感測電路模組1213、一處理器模組1214與一介面模組1215。該觸控處理裝置1210可以實作在單一顆積體電路之內，該積體電路內可以包含一或多個芯片。也可以 使用多顆積體電路與承載該多顆積體電路的互聯電路板來實現該觸控處理裝置1210。該觸控處理裝置1210還可以與上述的主機1240實作在同一顆積體電路當中，也可以與上述的主機1240實作在同一芯片當中。換言之，本申請並不限定該觸控處理裝置1210的實施方式。
該連接網路模組1211用於分別連接上述觸控螢幕1220的多條第一電極1221與/或多條第二電極1222。該連接網路模組1211可以接受該處理器模組1214的控制命令，用於連接該驅動電路模組1212與任一或多條觸控電極，也用於連接該感測電路模組1213與任一或多條觸控電極。該連接網路模組1211可以包含一或多個多工器(MUX)的組合來實施上述的功能。如前所述，該連接網路模組1211可以透過一條共同的驅動導線Tx連接到上述的一或多個觸控按鍵的第一按鍵電極。該連接網路模組1211可以分別透過偵測導線Rx0或Rx1連接到上述的一或多個觸控按鍵的第二按鍵電極。
該驅動電路模組1212可以包含時脈產生器、分頻器、倍頻器、鎖相迴路、功率放大器、直流-直流電壓轉換器、整流器與/或濾波器等元器件，用於依據該處理器模組1214的控制命令，透過上述的連接網路模組1211提供驅動信號給任一或多條觸控電極。可以針對上述的驅動信號進行各式類比訊號或數位信號調變，以便傳送某些訊息。上述的調變方式包含但不限於調頻(FM)、調相(Phase Modulation)、調幅(AM)、雙邊帶調變(DSB)、單邊帶調變(SSB-AM)、殘邊帶調變(Vestigial Sideband Modulation)、振幅偏移調變(ASK)、相位偏移調變(PSK)、正交振幅調變(QAM)、頻率偏移調變(FSK)、連續相位調變(CPM)、分碼多重進接(CDMA)、分時多重進接(TDMA)、正交分頻多工(OFDM)、脈衝寬度調變(PWM)等技術。該驅動信號可以包含一或多個方波、弦波或任何調變後的波型。該驅動電路模組1212 可以包含一或多條頻道，每條頻道可以透過該連接網路模組1211連接到任一或多條觸控電極以及上述的一或多個觸控按鍵的第一按鍵電極。
該感測電路模組1213可以包含積分器、取樣器、時脈產生器、分頻器、倍頻器、鎖相迴路、功率放大器、運算放大器、乘法器、直流-直流電壓轉換器、整流器與/或濾波器等元器件，用於依據該處理器模組1214的控制命令，透過上述的連接網路模組1211對任一或多條觸控電極與第二按鍵電極進行感測。當該觸控信號透過上述的一條觸控電極發出時，另一條觸控電極可以感應到該觸控信號。而該感測電路模組1213可以配合上述的驅動電路模組1212所執行的調變方式，針對該另一條觸控電極所感應到該驅動信號進行相應的解調變，以便還原該驅動信號所承載的訊息。該感測電路模組1213可以包含一或多條頻道，每條頻道可以透過該連接網路模組1211連接到任一或多條觸控電極。在同一時間，每條頻道都可以同時進行感測與解調變。同樣地，當該觸控信號透過上述的第一按鍵電極發出時，第二按鍵電極可以感應到該觸控信號。而該感測電路模組1213可以配合上述的驅動電路模組1212所執行的調變方式，針對該另一第二按鍵電極所感應到該驅動信號進行相應的解調變，以便還原該驅動信號所承載的訊息，亦即包含該第二按鍵電極的觸控按鍵是否被按下。
在一實施例當中，上述的驅動電路模組1212與感測電路模組1213可以包含類比前端(AFE,analog front-end)電路。在另一實施例當中，除了類比前端電路以外，上述的驅動電路模組1212與感測電路模組1213可以包含數位後端(DBE,digital back-end)電路。當上述的驅動電路模組1212與感測電路模組1213只包含類比前端電路時，數位後端電路可以實施於該處理器模組1214之內。
該處理器模組1214可以包含數位信號處理器，用於分別連接上述的驅動電路模組1212與感測電路模組1213的類比前端電路，也可以分別連接上述的驅動電路模組1212與感測電路模組1213的數位後端電路。該處理器模組1214可以包含嵌入式處理器、非揮發性記憶體與揮發性記憶體。該非揮發性記憶體可以儲存普通的作業系統或即時(real-time)作業系統，以及在該作業系統下執行的應用程式。前述的作業系統與應用程式包含多個指令與資料，經由該處理器(包含嵌入式處理器與/或數位信號處理器)執行這些指令之後，可以用於控制該觸控處理裝置1210的其他模組，包含該連接網路模組1211、該驅動電路模組1212、該感測電路模組1213與該介面模組1215。舉例來說，該處理器模組1214可以包含業界常用的8051系列處理器、英代爾(Intel)的i960系列處理器、安謀(ARM)的Cortex-M系列處理器等。本申請並不限定該處理器模組1214所包含的處理器種類與個數。
上述的多個指令與資料可以用於實施本申請所提到的各個步驟，以及由這些步驟所組成的流程與方法。某些指令可以獨立在該處理器模組1214內部運作，例如算術邏輯運算(arithmetic and logic operation)。其他指令可以用於控制該觸控處理裝置1210的其他模組，這些指令可以包含該處理器模組1214的輸出入介面對其他模組進行控制。其他模組也可以透過該處理器模組1214的輸出入介面提供訊息給該處理器模組1214所執行的作業系統與/或應用程式。本領域的普通技術人員應當具備有計算機結構與架構(computer organization and architecture)的通常知識，可以理解到本申請所提到的流程與方法能夠藉由上述的模組與指令加以實施。
上述的介面模組1215可以包含各式串列或並列式的匯流排，例如通用序列匯流排(USB)、積體電路匯流排(I2C)、外設互聯標準(PCI)、快捷 外設互聯標準(PCI-Express)、IEEE 1394等工業標準的輸出入介面。該觸控處理裝置1210透過介面模組1215連接到該主機1240。
該觸控系統1200可以包含一或多隻觸控筆1230與/或觸控板擦1235。上述的觸控筆1230或觸控板擦1235可以是會發出電信號的發信器，其可以包含主動發出電信號的主動式發信器，也可以是被動發出電信號的被動式發信器，或者稱為反應於外界電信號才發出電信號的反應式發信器。上述的觸控筆1230或觸控板擦1235可以包含一或多個電極，用於同步或非同步地接收來自於觸控螢幕1220的電信號，或是以同步或非同步的方式向觸控螢幕1220發出電信號。這些電信號可以採用如上所述的一或多種調變方式。
上述的觸控筆1230或觸控板擦1235可以是導體，用於透過使用者的手或身體來傳導驅動信號或接地。上述的觸控筆1230或觸控板擦1235可以有線或無線的方式連接於該主機1240的輸出入介面模組1241，或是該輸出入介面模組1241底下的其他模組。
該觸控處理裝置1210可以藉由該觸控螢幕1220來偵測一或多個外部導電物體，例如人體的手指、手掌或是被動的觸控筆1230或觸控板擦1235，也可以偵測會發出電信號的觸控筆1230或觸控板擦1235。該觸控處理裝置1210可以使用互電容(mutual-capacitance)或自電容(self-capacitance)的方式來進行偵測外部導電物體。上述的觸控筆1230或觸控板擦1235以及觸控處理裝置1210可以使用上述的信號調變與相應的信號解調變的方式，利用電信號來傳遞訊息。該觸控處理裝置1210可以利用電信號來偵測該觸控筆1230或觸控板擦1235靠近或接觸該觸控螢幕1220的一或多個近接位置、該觸控筆1230或觸控板擦1235上的感測器狀態(例如壓力感測器或按鈕)、該觸控筆1230或觸控板擦1235的指向、或該觸控筆1230或觸控板擦 1235相應於該觸控螢幕1220平面的傾斜角等訊息。該觸控處理裝置1210可以藉由該觸控按鍵的第一按鍵電極與第二按鍵電極，偵測是否有外部導電物體來碰觸該觸控按鍵。
該主機1240為控制該電子系統1200的主要設備，可以包含連接至該介面模組1215的一輸出入介面模組1241、一中央處理器模組1242、一圖形處理器模組1243、連接於該中央處理器模組1242的一記憶體模組1244、連接於該輸出入介面模組1241的一網路介面模組1245與一存儲器模組1246。
該存儲器模組1246包含非揮發性記憶體，常見的範例為硬碟、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)、或快閃記憶體等。該存儲器模組1246可以儲存普通的作業系統，以及在該作業系統下執行的應用程式。該網路介面模組1245可以包含有線連接與/或無線連接的硬體網路連接介面。該網路介面模組1245可以遵循常見的工業標準，例如IEEE 802.11無線區域網路標準、IEEE 802.3有線區域網路標準、3G、4G、與/或5G等無線通訊網路標準、藍芽無線通訊網路標準等。
該中央處理器模組1242可以直接或間接地連接到上述的輸出入介面模組1241、圖形處理器模組1243、記憶體模組1244、網路介面模組1245與一存儲器模組1246。該中央處理器模組1242可以包含一個或多個處理器或處理器核心。常見的處理器可以包含英代爾、超微、威盛電子的x86與x64指令集的處理器，或是蘋果、高通、聯發科的安謀ARM指令集的處理器，也可以包含其他形式的複雜電腦指令集(CISC)或精簡電腦指令集(RISC)的處理器。前述的作業系統與應用程式包含相應於上述指令集的多個指令與資料，經由該中央處理器模組1242執行這些指令之後，可以用於控制該觸控系統100的其他模組。
可選的圖形處理器模組1243通常是用於處理與圖形輸出相關的計算部分。該圖形處理器模組1243可以連接到上述的觸控螢幕1220，用於控制觸控螢幕1220的輸出。在某些應用當中，該主機1240可以不需要圖形處理器模組1243的專門處理，可以直接令該中央處理器模組1242執行圖形輸出相關的計算部分。
該主機1240還可以包含其他圖12未示出的組件或元器件，例如音效輸出入介面、鍵盤輸入介面、滑鼠輸入介面、軌跡球輸入介面與/或其他硬體模組。本領域的普通技術人員應當具備有計算機結構與架構的通常知識，可以理解到本申請所提到的電子系統1200僅為示意般的說明，其餘與本申請所提供的發明技術特徵相關的部分，需要參照說明書與申請專利範圍。
請參考圖13所示，其為根據本申請一實施例的觸控處理方法1300的流程示意圖。該觸控處理方法1300可以適用於圖12所示的電子系統1200，特別是用於觸控處理裝置1210當中的處理器模組1214。該觸控處理方法1300可以是存儲在非揮發性記憶體內的指令與資料，由該處理器模組1214執行後實現。任兩個步驟之間若沒有因果關係，本申請並不限制這兩個步驟的先後順序。該觸控處理方法1300可以由步驟1310開始進行。
步驟1310：可以令該驅動電路模組透過連接網路、第一導線與觸控按鍵的第一按鍵電極發出驅動信號。在一變化型當中，還可以令該驅動電路模組透過該連接網路、第一導線與第二觸控按鍵的第三按鍵電極發出驅動信號。
步驟1320：可以令感測電路模組透過該連接網路、第二導線與該觸控按鍵的第二按鍵電極感測該驅動信號。在一變化型當中，可以令感測 電路模組透過該連接網路、第四導線與該第二觸控按鍵的第四按鍵電極感測該驅動信號。
步驟1330：根據由該第二按鍵電極與/或第四按鍵電極所感測的該驅動信號的變化，分別判斷該觸控按鍵與/或該第二觸控案件是否被碰觸。當有任一觸控按鍵被碰觸時，流程走向步驟1340；否則，流程回到步驟1310。
步驟1340：回報一主機關於觸控按鍵被碰觸。流程可以再回到步驟1310。
根據本申請一實施例，提供一種觸控結構，包含：第一電極層，包含在一觸控區內的平行於第一軸的多條第一電極；第二電極層，包含在該觸控區內的平行於第二軸的多條第二電極；在該觸控區外的一觸控按鍵，包含位在該第一電極層的一第一按鍵電極，以及位在該第二電極層的一第二按鍵電極，其中該第一按鍵電極的形狀與位置相應於該第二按鍵電極；在該觸控區外的該第一電極層的一第一導線，用於連接該第一按鍵電極；在該觸控區外的該第二電極層的一第二導線，用與連接該第二按鍵電極；以及一導電層，位於該觸控結構之上的一外部導電物體與下列元件中的至少一個元件之間：該第一導線；以及該第二導線。
較佳地，為了阻隔外部導電物體對該第二導線進行電磁干擾，其中當該第一導線較該第二導線更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第二導線之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第一導線之間。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中導電層連接到一直流電位。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中導電層與該第一導線的電性耦合。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中當該導電層位於該外部導電物體與該第一導線和該第二導線之間時，該導電層的電位為浮動。
較佳地，為了同時偵測第二觸控按鍵，該觸控結構更包含：在該觸控區外的一第二觸控按鍵，包含位在該第一電極層的一第三按鍵電極，以及位在該第二電極層的第四按鍵電極，其中該第三按鍵電極的形狀與位置相應於該第四按鍵電極；位在該觸控區外的該第二電極層的一第四導線，用於連接該第四按鍵電極；以及其中該第一導線更用於連接該第三按鍵電極，其中該導電層位於該外部導電物體與下列組合中的至少一個組合之間：包含該第一導線的一第一組合；以及包含該第二導線與該第四導線的一第二組合。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中當該第一組合較該第二組合更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第二組合之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第一組合之間。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中該導電層連接到一直流電位。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中該導電層與該第一組合的電性耦合。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中當該第二組合較該第一組合更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第一組合之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第二組合之間，其中該導電層連接到一直流電位。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，其中當該導電層位於該外部導電物體與該第一組合和該第二組合之間時，該導電層的電位為浮動。
根據本申請一實施例，提供一種觸控結構，包含：一電極層，包含：在一觸控區內的平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極；在該觸控區外的一觸控按鍵，包含位在該電極層的一第一按鍵電極以及一第二按鍵電極，其中該第一按鍵電極的形狀與位置相應於該第二按鍵電極；在該觸控區外的該電極層的一第一導線，用於連接該第一按鍵電極；以及在該觸控區外的該電極層的一第二導線，用與連接該第二按鍵電極；以及一導電層，位於該觸控結構之上的一外部導電物體與該第一導線和該第二導線之間。
較佳地，為了阻隔外部導電物體的電磁干擾，該觸控結構更包含：在該觸控區外的一第二觸控按鍵，包含位在該電極層的一第三按鍵電極以及一第四按鍵電極，其中該第三按鍵電極的形狀與位置相應於該第四按鍵電極；以及位在該觸控區外的該電極層的一第四導線，用於連接該第四按鍵電極，其中該第一導線更用於連接該第三按鍵電極，其中該導電層位於該外部導電物體與該第一導線、該第二導線、和該第四導線之間。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理裝置，用於控制如前所述的觸控結構，包含：一連接網路，用於分別連接該多個第一電極、該多個第二電極、該第一導線與該第二導線；一驅動電路模組，用於透過該連接網路、該第一導線與該第一按鍵電極發出驅動信號；一感測電路模組，用於透過該連接網路、該第二導線與該第二按鍵電極感測該驅動信號；以及一處理器模組，用於執行存儲於非揮發性記憶體內的指令以實現：根據 該感測電路模組所感測到的該驅動信號的變化，判斷該觸控按鍵是否被碰觸。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理裝置，用於控制如前所述的觸控結構，包含：一連接網路，用於分別連接該多個第一電極、該多個第二電極、該第一導線與該第四導線；一驅動電路模組，用於透過該連接網路、該第一導線與該第三按鍵電極發出驅動信號；一感測電路模組，用於透過該連接網路、該第四導線與該第四按鍵電極感測該驅動信號；以及一處理器模組，用於執行存儲於非揮發性記憶體內的指令以實現：根據該感測電路模組透過該第四按鍵電極所感測到的該驅動信號的變化，判斷該第二觸控按鍵是否被碰觸。
根據本申請一實施例，提供一種電子系統，包含如上所述的觸控結構與觸控處理裝置。
較佳地，該電子系統更包含用於控制該電子系統的一主機，其中該處理器模組更用於當判斷該觸控按鍵被碰觸時，回報該主機。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理方法，用於控制如上所述的觸控結構，包含：透過該連接網路、該第一導線與該第一按鍵電極發出驅動信號；透過該連接網路、該第二導線與該第二按鍵電極感測該驅動信號；以及根據所感測到的該驅動信號的變化，判斷該觸控按鍵是否被碰觸。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理方法，用於控制如上所述的觸控結構，包含：透過該連接網路、該第一導線與該第三按鍵電極發出驅動信號；透過該連接網路、該第二導線與該第二按鍵電極感測該驅動信號；以及根據所感測到的該驅動信號的變化，判斷該觸控按鍵是否被碰觸。
較佳地，該觸控處理方法更包含：當判斷該觸控按鍵被碰觸時，回報一主機。
本申請提供了一種能增強抗干擾的機制，用於保護觸控按鍵的線束，以避免觸控觸控裝置因為手指放置在線束的位置而接收到錯誤的指令。
本文中應用了具體個例對本申請之原理及實施方式進行了闡述，以上實施例之說明僅係用以幫助理解本申請之技術方案及其核心思想；本領域之普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載之技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而該等修改或者替換，並不使相應技術方案之本質脫離本申請各實施例之技術方案之範圍。
120:觸控螢幕
130A:觸控按鍵
130B:觸控按鍵
199:位置
210:導電層
Rx0:偵測導線
Rx1:偵測導線
Tx:驅動導線

Claims (20)

  1. 一種觸控結構，包含： 第一電極層，包含在一觸控區內的平行於第一軸的多條第一電極； 第二電極層，包含在該觸控區內的平行於第二軸的多條第二電極； 在該觸控區外的一觸控按鍵，包含位在該第一電極層的一第一按鍵電極，以及位在該第二電極層的一第二按鍵電極，其中該第一按鍵電極的形狀與位置相應於該第二按鍵電極； 在該觸控區外的該第一電極層的一第一導線，用於連接該第一按鍵電極； 在該觸控區外的該第二電極層的一第二導線，用與連接該第二按鍵電極；以及 一導電層，位於該觸控結構之上的一外部導電物體與下列元件中的至少一個元件之間：該第一導線；以及該第二導線。
  2. 如請求項1所述的觸控結構，其中當該第一導線較該第二導線更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第二導線之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第一導線之間。
  3. 如請求項2所述的觸控結構，其中該導電層連接到一直流電位。
  4. 如請求項2所述的觸控結構，其中該導電層與該第一導線的電性耦合。
  5. 如請求項1所述的觸控結構，其中當該導電層位於該外部導電物體與該第一導線和該第二導線之間時，該導電層的電位為浮動。
  6. 如請求項1所述的觸控結構，更包含： 在該觸控區外的一第二觸控按鍵，包含位在該第一電極層的一第三按鍵電極，以及位在該第二電極層的第四按鍵電極，其中該第三按鍵電極的形狀與位置相應於該第四按鍵電極； 位在該觸控區外的該第二電極層的一第四導線，用於連接該第四按鍵電極；以及 其中該第一導線更用於連接該第三按鍵電極， 其中該導電層位於該外部導電物體與下列組合中的至少一個組合之間： 包含該第一導線的一第一組合；以及 包含該第二導線與該第四導線的一第二組合。
  7. 如請求項6所述的觸控結構，其中當該第一組合較該第二組合更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第二組合之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第一組合之間。
  8. 如請求項7所述的觸控結構，其中該導電層連接到一直流電位。
  9. 如請求項7所述的觸控結構，其中該導電層與該第一組合的電性耦合。
  10. 如請求項6所述的觸控結構，其中當該第二組合較該第一組合更接近該外部導電物體時，該導電層只位於該外部導電物體與該第一組合之間，該導電層不位於該外部導電物體與該第二組合之間，其中該導電層連接到一直流電位。
  11. 如請求項6所述的觸控結構，其中當該導電層位於該外部導電物體與該第一組合和該第二組合之間時，該導電層的電位為浮動。
  12. 一種觸控結構，包含： 一電極層，包含： 在一觸控區內的平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極； 在該觸控區外的一觸控按鍵，包含位在該電極層的一第一按鍵電極以及一第二按鍵電極，其中該第一按鍵電極的形狀與位置相應於該第二按鍵電極； 在該觸控區外的該電極層的一第一導線，用於連接該第一按鍵電極；以及 在該觸控區外的該電極層的一第二導線，用與連接該第二按鍵電極；以及 一導電層，位於該觸控結構之上的一外部導電物體與該第一導線和該第二導線之間。
  13. 如請求項12所述的觸控結構，更包含： 在該觸控區外的一第二觸控按鍵，包含位在該電極層的一第三按鍵電極以及一第四按鍵電極，其中該第三按鍵電極的形狀與位置相應於該第四按鍵電極；以及 位在該觸控區外的該電極層的一第四導線，用於連接該第四按鍵電極， 其中該第一導線更用於連接該第三按鍵電極， 其中該導電層位於該外部導電物體與該第一導線、該第二導線、和該第四導線之間。
  14. 一種觸控處理裝置，用於控制如請求項1至13其中之一的觸控結構，包含： 一連接網路，用於分別連接該多個第一電極、該多個第二電極、該第一導線與該第二導線； 一驅動電路模組，用於透過該連接網路、該第一導線與該第一按鍵電極發出驅動信號； 一感測電路模組，用於透過該連接網路、該第二導線與該第二按鍵電極感測該驅動信號；以及 一處理器模組，用於執行存儲於非揮發性記憶體內的指令以實現：根據該感測電路模組所感測到的該驅動信號的變化，判斷該觸控按鍵是否被碰觸。
  15. 一種觸控處理裝置，用於控制如請求項6至11、13其中之一的觸控結構，包含： 一連接網路，用於分別連接該多個第一電極、該多個第二電極、該第一導線與該第四導線； 一驅動電路模組，用於透過該連接網路、該第一導線與該第三按鍵電極發出驅動信號； 一感測電路模組，用於透過該連接網路、該第四導線與該第四按鍵電極感測該驅動信號；以及 一處理器模組，用於執行存儲於非揮發性記憶體內的指令以實現：根據該感測電路模組透過該第四按鍵電極所感測到的該驅動信號的變化，判斷該第二觸控按鍵是否被碰觸。
  16. 一種電子系統，包含如請求項14所述的觸控結構與觸控處理裝置。
  17. 如請求項16所述的電子系統，更包含用於控制該電子系統的一主機，其中該處理器模組更用於當判斷該觸控按鍵被碰觸時，回報該主機。
  18. 一種觸控處理方法，用於控制如請求項1至13其中之一的觸控結構，包含： 透過該連接網路、該第一導線與該第一按鍵電極發出驅動信號；透過該連接網路、該第二導線與該第二按鍵電極感測該驅動信號；以及根據所感測到的該驅動信號的變化，判斷該觸控按鍵是否被碰觸。
  19. 一種觸控處理方法，用於控制如請求項6至11、13其中之一的觸控結構，更包含：透過該連接網路、該第一導線與該第三按鍵電極發出一驅動信號；透過該連接網路、該第四導線與該第四按鍵電極感測該驅動信號；以及根據透過該第四按鍵電極所感測到的該驅動信號的變化，判斷該第二觸控按鍵是否被碰觸。
  20. 如請求項18所述的觸控處理方法，更包含：當判斷該觸控按鍵被碰觸時，回報一主機。
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