CN103576996A

CN103576996A - 感应装置及相关电容式触控显示装置

Info

Publication number: CN103576996A
Application number: CN201210249085.8A
Authority: CN
Inventors: 赖志章; 王珣力
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明公开了一种感应装置，用于一电容式触控显示装置，包含有多个感应信道，该多个感应信道彼此平行排列，每一感应信道包含有一第一感应电极，符合一第一几何形状，用来输出一第一感应信号；一第二感应电极，符合一第二几何形状，用来输出一第二感应信号；以及一第三感应电极，形成于该第一感应电极与该第二感应电极之间，用来输出一第三感应信号；其中该电容式触控显示装置的一运算单元根据该第一感应信号、该第二感应信号以及该第三感应信号，判断多个触控位置。

Description

感应装置及相关电容式触控显示装置

技术领域

本发明涉及一种感应装置及相关电容式触控显示装置，尤指涉及一种可侦测多个触控位置的感应装置及相关电容式触控显示装置。

背景技术

触控显示装置已广泛地运用于各种消费性电子产品中，简单来说，触控显示装置是由一显示器及一透明触控面板所组成，通过将透明触控面板贴合于显示器上，除了具备显示器基本的显示功能外，贴合的透明触控面板又能提供额外的触控功能，故已成为主流的消费性电子产品之一。

请参考图1，图1为现有一电容式触控显示装置10的示意图。如图1所示，电容式触控显示装置10由感应装置100、运算单元102及软性电路板（未绘示于图中）所组成。感应装置100是由美国专利US 4087625号专利所公开。感应装置100表面通过氧化铟锡（Indium Tin Oxide，ITO）交错排列以形成感应信道，如图1所示，感应信道由单层的成对三角形的感应电极所组成，用来分别输出感应信号S₁～S_N、D₁～D_N至运算单元102，并通过软性电路板来负责电信号的传递工作。更进一步地，当人体（物体）接触触控显示装置10时，人体和感应信道之间形成一耦合电容，使感应电极输出的感应信号S₁～S_N、D₁～D_N产生变化，进而可据以计算出接触点在X方向与Y方向的坐标位置。简言之，图1中成对三角形的结构提供了简单的单层感应信道结构，并可简化制程复杂度以及有效降低生产成本。

此外，在美国专利公开号第2010/0309167 A1号专利中提供另一种感应装置20。请参考图2，图2为现有一感应装置200的示意图。相较于图1中的感应装置100，感应装置200改变成对三角形的数量来实现单层感应信道的结构，如图2所示，每一感应信道的感应电极是以三组成对的三角形来实现。

然而，使用图1或图2的架构来进行触控侦测，同一时间仅能侦测到单一触碰位置，若使用者同时触碰感应装置100（或感应装置200）的某一感应信道上的两个触碰位置时，运算单元102仅能根据感应信号S₁～S_N、D₁～D_N，辨识出某一触碰位置的坐标。因此，如何能维持简易的单层感应信道结构，同时又可达到侦测多点触碰位置的目的，已成为本领域的重要课题之一。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种可侦测多个触控位置的感应装置及相关电容式触控显示装置。

本发明公开一种感应装置，用于一电容式触控显示装置，包含有多个感应信道，该多个感应信道彼此平行排列，每一感应信道包含有一第一感应电极，符合一第一几何形状，用来输出一第一感应信号；一第二感应电极，符合一第二几何形状，用来输出一第二感应信号；以及一第三感应电极，形成于该第一感应电极与该第二感应电极之间，用来输出一第三感应信号；其中该电容式触控显示装置的一运算单元根据该第一感应信号、该第二感应信号以及该第三感应信号，判断多个触控位置。

本发明还公开一种电容式触控显示装置，包含有一感应装置，包含有多个感应信道，该多个感应信道彼此平行排列，每一感应信道包含有一第一感应电极，符合一第一几何形状，用来输出一第一感应信号；一第二感应电极，符合一第二几何形状，用来输出一第二感应信号；以及一第三感应电极，形成于该第一感应电极与该第二感应电极之间，用来输出一第三感应信号；以及一运算单元，用来根据该第一感应信号、该第二感应信号以及该第三感应信号，判断多个触控位置。

附图说明

图1为现有一电容式触控显示装置的示意图。

图2为现有一感应装置的示意图。

图3为本发明实施例一感应装置的示意图。

图4为本发明实施例另一感应装置的示意图。

图5为当人体触碰图3及图4的感应装置时，运算单元计算触碰位置的比较图。

图6为本发明实施例另一感应装置的示意图。

图7为本发明实施例另一感应装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 电容式触控显示装置

100、200、300、400、600、700 感应装置

102、302 运算单元

S₁～S_N、D₁～D_N、S_A1～S_AN、S_{A1_4}～感应信号

S_{AN_4}、S_{A1_6}～S_AN6、S_{A1_7}～S_{AN_}7、S_B1～

S_BN、S_{B1_4}～S_{BN_4}、S_{B1_6}～S_{BN_6}、

S_{B1_7}～S_{BN_7}、S_C1～S_CN、S_{C1_4}～S_{CN_4}、

S_{C1_6}～S_{CN_6}、S_{C1_7}～S_{CN_7}

ΔS_A1～ΔS_AN、ΔS_B1～ΔS_BN、ΔS_C1～感应信号差值

ΔS_CN

CH₁～CH_N 感应信道

A₁～A_N、B₁～B_N、C₁～C_N、A_{1_4}～感应电极

A_{N_4}、A_{1_6}～A_{N_6}、A_{1_7}～A_{N_7}、B_{1_4}～

B_{N_4}、B_{1_6}～B_{N_6}、B_{1_7}～B_{N_7}、C_{1_4}～

C_{N_4}、C_{1_6}～C_{N_6}、C_{1_7}～C_{N_7}

TP₁、TP₂、TP₃、TP₄、TP_REAL 触碰位置

h 坐标

+Y、-Y、Y、X 方向

具体实施方式

请参考图3，图3为本发明实施例一感应装置300的示意图。感应装置300可用来替换电容式触控显示装置10的感应装置100。感应装置300包含有感应信道CH₁～CH_N以及一运算单元302。其中，每个感应信道彼此平行排列且结构相同。如图3所示，每个感应信道包含三个感应电极，例如感应信道CH₁包含感应电极A₁、B₁及C₁，感应信道CH₂包含感应电极A₂、B₂及C₂，依此类推，感应信道CH_N包含感应电极A_N、B_N及C_N。进一步说明，在每一感应信道中，各感应电极可以是特定几何形状。以图3中的感应信道CH₁为例来做说明，感应电极B₁为一等腰三角形，感应电极C₁也为一等腰三角形，感应电极A₁则形成于感应电极B₁与感应电极C₁之间。感应电极A₁～A_N、B₁～B_N及C₁～C_N分别用来感应是否有人体触碰感应装置300，并据以分别输出感应信号S_A1～S_AN、S_B1～S_BN以及S_C1～S_CN至运算单元302。运算单元302用来根据人体触碰前后的感应信号差值ΔS_A1～ΔS_AN、ΔS_B1～ΔS_BN以及ΔS_C1～ΔS_CN，计算出使用者触碰的位置。

在此结构下，当使用者同时将两根手指触碰单一感应信道时（例如感应信道CH₁），运算单元302即可通过比较感应信号S_A1、S_B1以及S_C1在人体触碰前后的信号差值ΔS_A1、ΔS_B1及ΔS_C1，辨识出两点触碰位置TP₁、TP₂。具体来说，若运算单元302计算出相应于感应信号S_A1、S_B1及S_C1的信号差值ΔS_A1、ΔS_B1及ΔS_C1的其中之一大于一临限值，则运算单元302可得知在感应信道CH₁有触碰事件发生，如此即可根据感应信道CH₁在X方向的位置，得知触碰位置TP₁、TP₂在X方向的坐标。

同时，当感应信号S_A1、S_B1在触碰前后的信号差值皆大于该临限值，则运算单元302根据感应信号S_A1、S_B1在触碰前后的信号差值ΔS_A1、ΔS_B1，计算触碰位置TP₁在+Y方向的坐标。也就是说，若触碰位置越靠近感应信道CH₁的中央位置（+Y与-Y之间的原点），触碰感应电极A₁的面积越大，则感应电极A₁的感应电容值变化越大，使得感应信号S_A1在触碰前后的信号差值ΔS_A1越大；相反地，若触碰位置越靠近感应电极CH₁的边缘位置，触碰感应电极B₁的面积越大，则感应电极B₁的感应电容值变化越大，使得感应信号S_B1在触碰前后的信号差值ΔS_B1越大。因此，运算单元302可根据感应信号S_A1、S_B1在触碰前后的信号差值，计算触碰位置TP₁在+Y方向的坐标。

同理，若感应信号S_A1、S_C1在触碰前后的信号差值皆大于该临限值，则运算单元302根据感应信号S_A1、S_C1在触碰前后的信号差值ΔS_A1、ΔS_C1，计算触碰位置TP₂在-Y方向的坐标。同样地，若触碰位置越靠近感应电极CH₁的中央位置，触碰感应电极A₁的面积越大，则感应电极A₁的感应电容值的变化越大，使得感应信号S_A1在触碰前后的信号差值ΔS_A1越大；相反地，若触碰位置越靠近感应电极CH₁的边缘位置，触碰感应电极C₁的面积越大，则感应电极C₁的感应电容值变化越大，使得感应信号S_C1在触碰前后的信号差值ΔS_C1越大。因此，运算单元302可根据感应信号S_A1、S_C1在触碰前后的信号差值ΔS_A1、ΔS_C1，计算触碰位置TP₂在-Y方向的坐标。如此一来，运算单元302即可计算出触碰位置TP₁、TP₂在X、+Y及-Y方向相对应的坐标，使得感应装置300达到多点触控侦测的功能。

简言之，本发明的感应装置300通过感应信道中的三个感应电极，分别产生相对应的感应信号，使感应装置300得以辨识多个触碰位置，以达到多点触控侦测的功能。

值得注意的是，为了使感应电极B₁～B_N、C₁～C_N感应触碰位置的感应能力相等，较佳地，感应电极B₁～B_N、C₁～C_N具有相同几何形状及相等面积。举例来说，请同时参考图3以及图4，图4为本发明实施例另一感应装置400的示意图。以信道CH₁为例，于图3中，感应电极B₁、C₁的几何形状皆为面积相等的等腰三角形。于图4中，感应电极B_{1_4}、C_{1_4}的几何形状是由两个等腰三角形并列连接而形成一突出锯齿形状，如此可使感应电极A_{1_4}、B_{1_4}及C_{1_4}感应能力较平均，以增加感应装置400侦测触碰位置在+Y、-Y方向的坐标精确度。

详细来说，请参考图5，图5为当人体触碰感应装置300及400时，运算单元302计算触碰位置的比较图。假设使用者分别在感应装置300、400的+Y方向的坐标h沿X方向划一水平线的触碰位置TP_REAL（实线），运算单元302根据感应信号S_A1、S_B1计算出的触碰位置为TP₃（虚线），运算单元302根据感应信号S_{A1_4}、S_{B1_4}计算出的触碰位置为TP₄（点线）。如图5所示，若触碰位置TP_REAL大部分落在感应电极B₁的面积范围内，仅有小部分落在感应电极A₁的面积范围内时，感应信号S_B1在触碰前后的信号差值ΔS_B1将远大于感应信号S_A1在触碰前后的信号差值ΔS_A1，使得运算单元302计算出的触碰位置TP₃往大于坐标h的位置飘移，造成感应装置300在+Y方向产生较大的坐标误差。相较之下，由于感应电极A_{1_4}及B_{1_4}的面积分布较感应电极A₁及B₁的面积分布平均，触碰位置TP_REAL大致均等落在感应电极A_{1_4}及B_{1_4}的面积范围内。在此情况下，感应信号SB_{1_4}在触碰前后的信号差值ΔSB_{1_4}与感应信号SA_{1_4}在触碰前后的信号差值ΔSA_{1_4}大致相等，使得运算单元302计算出的触碰位置TP₄较接近时实际的触碰位置TP_REAL，因此感应装置400在Y方向的坐标误差较低。

另一方面，感应电极B₁、C₁以及感应电极B_{1_4}、C_{1_4}的几何形状不需完全相同，也可为不同的几何形状。举例来说，请参考图6，图6为本发明实施例一感应装置600的示意图。如图6所示，感应电极B_{1_6}为一等腰三角形，而感应电极C_{1_6}是相对应感应电极B_{1_6}的一凹陷锯齿状，其中感应电极B_{1_6}的面积等于感应电极C_{1_6}的面积。在此情况下，虽然感应电极B_{1_6}、C_{1_6}的几何形状不同，但仍可具有相同的感应能力，如此即可提供设计者多样的感应电极图形。

再者，请参考图7，图7为本发明实施例一感应装置700的示意图。如图7所示，感应电极B_{1_7}与感应电极B_{1_4}的几何形状相同，其是由多个等腰三角形并列而成的突出锯齿形状。感应电极C_{1_7}的几何形状是由感应电极C1_6的几何形状所延伸，感应电极C_{1_7}是相对应感应电极B_{1_6}的凹陷锯齿状。同样地，虽然感应电极A_{1_7}、B_{1_7}、C_{1_7}的几何形状不同，但仍可具有相同的感应能力，并且，感应电极A_{1_7}、B_{1_7}、C_{1_7}的面积分布较感应电极A_{1_6}、B_{1_6}、C_{1_6}的面积分布平均，也可较精确地侦测触控坐标。

综上所述，现有的感应装置100、200仅能侦测单一触碰位置，相较之下，本发明的感应装置300、400、600及700则可达到多点触碰位置的侦测。除此之外，本发明也提出具有不同几何图形的感应电极，以产生不同程度的坐标精准度，因此能维持简易的单层感应信道结构，同时达到侦测多点触碰位置及良好坐标精准度的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种感应装置，用于一电容式触控显示装置，包含有多个感应信道，该多个感应信道彼此平行排列，每一感应信道包含有：

一第一感应电极，符合一第一几何形状，用来输出一第一感应信号；

一第二感应电极，符合一第二几何形状，用来输出一第二感应信号；以及

一第三感应电极，形成于该第一感应电极与该第二感应电极之间，用来输出一第三感应信号；

其中该电容式触控显示装置的一运算单元根据该第一感应信号、该第二感应信号以及该第三感应信号，判断多个触控位置。

2.如权利要求1所述的感应装置，其特征在于，该第一几何形状相等于该第二几何形状。

3.如权利要求2所述的感应装置，其特征在于，该第一几何形状是一等腰三角形。

4.如权利要求2所述的感应装置，其特征在于，该第一几何形状是由多个等腰三角形并列连接而形成。

5.如权利要求1所述的感应装置，其特征在于，该第一几何形状相异于该第二几何形状。

6.如权利要求5所述的感应装置，其特征在于，该第一几何形状是一等腰三角形。

7.如权利要求5所述的感应装置，其特征在于，该第二几何形状是与第一几何形状相对应的一锯齿形状。

8.如权利要求5所述的感应装置，其特征在于，该第一几何形状是由多个等腰三角形并列连接而形成一突出锯齿形状。

9.如权利要求5所述的感应装置，其特征在于，该第二几何形状是由多个凹陷锯齿并列连接而形成。

10.一种电容式触控显示装置，包含有：

一感应装置，包含有多个感应信道，该多个感应信道彼此平行排列，每一感应信道包含有：

一第二感应电极，符合一第二几何形状，用来输出一第二感应信号；

以及

一第三感应电极，形成于该第一感应电极与该第二感应电极之间，用来输出一第三感应信号；以及

一运算单元，用来根据该第一感应信号、该第二感应信号以及该第三感应信号，判断多个触控位置。

11.如权利要求10所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该第一几何形状相等于该第二几何形状。

12.如权利要求11所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该第一几何形状是一等腰三角形。

13.如权利要求11所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该第一几何形状是由多个等腰三角形并列连接而形成。

14.如权利要求10所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该第一几何形状相异于该第二几何形状。

15.如权利要求14所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该第一几何形状是一等腰三角形。

16.如权利要求14所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该第二几何形状是与第一几何形状相对应的一凹陷锯齿形状。

17.如权利要求14所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该第一几何形状是由多个等腰三角形并列连接而形成一突出锯齿形状。

18.如权利要求14所述的电容式触控显示装置，其特征在于，该第二几何形状是由多个凹陷锯齿并列连接而形成。