專利名稱：觸控裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種觸控裝置。
背景技術(shù)：
由于科技通訊產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，信息產(chǎn)品的應(yīng)用也隨之愈趨普及，例如筆記型計(jì)算機(jī)、個人數(shù)字助理(PDA)以及3G智慧等具有觸控式屏幕面板的電子產(chǎn)品置更是頻繁地出現(xiàn)在日常周遭之中。而這不僅大幅提升生活上的便利性，亦更是在時間與空間上造成了壓縮，使得現(xiàn)代的每個人不再局限制約于地理上的疆界，而能夠使彼此間更緊密的結(jié)合互動以及大量訊息知識的交流，求達(dá)成共同利益福祉最優(yōu)化。然而，傳統(tǒng)電阻式觸控面板，需使用雙層電阻膜結(jié)構(gòu)。經(jīng)由對一層電阻膜施加電壓后，由另一層電阻膜讀取出接觸點(diǎn)的分壓值，從而獲得觸控點(diǎn)的位置信息。由于二層電阻膜間平常需隔開以防止不平常接觸，所以在操作時往往需施加一定力道，使得此兩電阻膜產(chǎn)生有效接觸以便讀出觸控點(diǎn)的位置信息。另外，一般電容式觸控面板，使用二層電極做互不重迭的感應(yīng)墊。再利用電阻電容充放電或電阻電容振蕩方式偵測不同感應(yīng)墊間的電容值在觸摸下的變化，而獲得觸控點(diǎn)的
位置信息。由于，此方式采兩層結(jié)構(gòu)，故下層電極距離手指較遠(yuǎn)且受上層電極遮蔽效應(yīng)，導(dǎo)致其靈敏度較差。另外，因?yàn)椴捎秒娮桦娙莩浞烹姺绞交螂娮桦娙菡袷幏绞絺蓽y電容變化，感應(yīng)墊上需為高阻抗，且需利用高增益及高轉(zhuǎn)換率(高頻寬)的電壓比較器，來將電容上的電壓變動轉(zhuǎn)為數(shù)字邏輯電位，以便藉測量時間或頻率，獲知電容值。然而，這些高阻抗、高增益及高頻寬特性，亦造成其易受外界噪聲干擾而影響量測值。有鑒于此，目前所需求的是一種不僅具有簡單結(jié)構(gòu)，更可有效抗拒外部噪聲干擾的觸控式面板結(jié)構(gòu)，以有效偵測觸控點(diǎn)的位置信息，并提升其工藝良率、降低成本，從而更可適切地整合于現(xiàn)今日的多媒體及通訊電子產(chǎn)品中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的是在提供一種觸控裝置與其方法，用以經(jīng)由單層電阻膜結(jié)構(gòu)，偵測觸控點(diǎn)位置信息，進(jìn)而降低系統(tǒng)成本以及改善對外部干擾噪聲的抗拒能力。本發(fā)明的一方面提出一種觸控裝置，至少包含一電阻膜陣列、一電感電容振蕩器以及一開關(guān)單元。電阻膜陣列，基本上由在一列方向間隔配置形成一單層平面結(jié)構(gòu)的數(shù)個電阻膜組成，其中每一電阻膜具有一長條形外觀，并且每一電阻膜包含一第一節(jié)點(diǎn)與一第二節(jié)點(diǎn)，分別位于每一電阻膜的兩端。電感電容振蕩器，具有一輸入端與一輸出端。開關(guān)單元，分別電性連接電阻膜陣列與電感電容振蕩器的輸入端，其中開關(guān)單元逐次電性連接每一電阻膜的第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的另一方面提出一種觸控裝置的偵測方法，至少包含，提供一電阻膜陣列，基本上由在一列方向間隔配置形成一單層平面結(jié)構(gòu)復(fù)的數(shù)個電阻膜組成，其中每一電阻膜具有一長條形外觀；逐次電性連接每一電阻膜，至一電感電容振蕩器的一輸入端；量測電感電容振蕩器的一振蕩頻率；以及根據(jù)振蕩頻率變化，獲取一觸控位置信息。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附圖式的說明如下圖1繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種觸控裝置。圖2繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的手指頭觸碰于電阻膜時，所等效的電容電阻串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。圖3繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的觸控點(diǎn)位置與振蕩頻率的對應(yīng)圖表。圖4繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的觸控點(diǎn)位置與振蕩頻率的對應(yīng)圖表。圖5繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種觸控裝置。圖6繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種觸控裝置的偵測方法的一流程圖。主要組件符號說明100:觸控裝置110:電阻膜陣列Ith nth:電阻膜112:第一節(jié)點(diǎn)114:第二節(jié)點(diǎn)120 開關(guān)單元122 第一開關(guān)124 第二開關(guān)130:電感電容振蕩器131 輸入端
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，可參照所附的圖式及以下所述各種實(shí)施例，圖式中相同的號碼代表相同或相似的組件。另一方面，眾所周知的組件與步驟并未描述于實(shí)施例中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。請參照圖1，其繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種觸控裝置100，至少包含一電阻膜陣列110、一電感電容振蕩器130以及一開關(guān)單元120。電阻膜陣列110，基本上由在一列方向間隔配置形成一單層平面結(jié)構(gòu)的數(shù)個電阻膜(Ith nth)組成，其中每一電阻膜(Ith nth)具有一長條形外觀，并且每一電阻膜(Ith nth)包含一第一節(jié)點(diǎn)112與一第二節(jié)點(diǎn) 114，分別位于所對應(yīng)電阻膜(Ith nth)的兩端。電感電容振蕩器130，具有一輸入端131 與一輸出端132。開關(guān)單元120，分別電性連接電阻膜陣列110與電感電容振蕩器130的輸入端131，其中開關(guān)單元120逐次電性連接每一電阻膜(Ith nth)的第一節(jié)點(diǎn)112與第二節(jié)點(diǎn)114。請繼續(xù)參照圖1，于本發(fā)明的一實(shí)施例中，電阻膜(Ith nth)的材質(zhì)為氧化銦錫
4
132輸出端
133反相放大器 134 電感
135第一電容
136第二電容
137第三電容
138電容開關(guān) 600 偵測方法 601 604 步驟(Indium Tin Oxide ；ΙΤ0)ο每一電阻膜(1th nth)皆具有相同的一寬度與一長度。當(dāng)此些電阻膜(Ith nth)間隔配置形成平面的單層結(jié)構(gòu)時，其第一節(jié)點(diǎn)112依序排列于電阻膜陣列110的一側(cè)，而其第二節(jié)點(diǎn)114依序排列于電阻膜陣列110的另一側(cè)。開關(guān)單元120 則包含一第一開關(guān)122與一第二開關(guān)124，配置于電阻膜陣列110的兩側(cè)，并且分別對應(yīng)切換電性連接其第一節(jié)點(diǎn)112與其第二節(jié)點(diǎn)114。請參照圖2，其繪示于本發(fā)明的一實(shí)施例中，手指頭觸碰于電阻膜時，所等效的電容電阻串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。由于電阻膜(Ith nth)皆可等效一電阻值隨位置變化的可變電阻，因此當(dāng)手指頭觸碰于任一電阻膜(Ith nth)時，手指頭等效為一個電容電阻串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電阻值隨觸碰位置產(chǎn)生改變。因此，手指頭在不同電阻膜位置所形成的等效串聯(lián)電路為 CS+RS+ARITO，其中(；+艮為手指頭的等效串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而ARito則為手指頭在電阻膜不同位置的電阻變化。更進(jìn)一步地來說，經(jīng)由串聯(lián)等效網(wǎng)絡(luò)的電阻變化會改變其并聯(lián)等效網(wǎng)絡(luò)的電容值，而可得一隨串聯(lián)電阻值改變的等效并聯(lián)電容Cp，以并聯(lián)在電感電容振蕩器130的輸入端 131，并使振蕩頻率產(chǎn)生變化。如此一來，透過從輸出端132測量其振蕩頻率的改變即可獲得所對應(yīng)的阻抗變化，從而準(zhǔn)確偵測出觸控點(diǎn)的位置信息。請參照圖3，其繪示于本發(fā)明的一實(shí)施例中，單一電阻膜上的觸控點(diǎn)位置與振蕩頻率的對應(yīng)圖表。電感電容振蕩器130根據(jù)手指頭的觸控點(diǎn)位置的不同而產(chǎn)生對應(yīng)頻率變化。當(dāng)觸控點(diǎn)越靠近第一節(jié)點(diǎn)112，并經(jīng)由開關(guān)單元120電性連接至電感電容振蕩器130 時，其振蕩頻率越低；當(dāng)觸控點(diǎn)越遠(yuǎn)離第一節(jié)點(diǎn)112時，由于經(jīng)過電阻膜的等效電容電阻的電性連接，其并聯(lián)至電感電容振蕩器130的等效電容值則下降，致使其振蕩頻率上升。因此，則可得到觸控點(diǎn)位置與振蕩器間的相對距離及其頻率的對應(yīng)線性變化關(guān)系，(即實(shí)線所示)。反之，當(dāng)電感電容振蕩器130電性連接至電阻膜的另一端，(即虛線所示)，則可獲得另一組觸控點(diǎn)位置與兩側(cè)節(jié)點(diǎn)間的相對距離及其頻率的對應(yīng)線性變化關(guān)系。并且，由于當(dāng)觸控點(diǎn)的接觸面積愈大時，手指頭所對應(yīng)等效的電容值愈大，進(jìn)而使得其對應(yīng)斜率越大；反之亦然。是故，透過兩次分別于電阻膜兩端的頻率量測，由于其接觸面積的影響幅度相同，所以于交叉比對之后，即可摒除觸控點(diǎn)的接觸面積大小的干擾影響， 而能夠準(zhǔn)確地偵測出觸控點(diǎn)于電阻膜于橫向X軸上的位置信息。另一方面而言，更可以經(jīng)由振蕩頻率與接觸面積的關(guān)系，來予以計(jì)算出其觸控點(diǎn)于縱向Y軸上的位置信息。因此，當(dāng)觸控點(diǎn)同時位于多條電阻膜(Ith nth)上時，則可經(jīng)由依序掃描量測，獲得每一條電阻膜(Ith nth)的位置信息，分別根據(jù)振蕩頻率的變化， 以偵測出其橫向X軸與縱向Y軸位置。請參照圖4，其繪示于本發(fā)明的一實(shí)施例中，觸控點(diǎn)位置與振蕩頻率的對應(yīng)圖表。 如圖4所示，手指頭的接觸點(diǎn)同時位于電阻膜110中的第n-1條、第η條以及第η+1條上。 然而，由于振蕩頻率變化量與接觸面積的關(guān)系，當(dāng)于同一 X軸位置上時，其接觸面積愈大， 所對應(yīng)產(chǎn)生的電容值愈大，致使振蕩頻率變化幅度加大，而其斜率越大；反的，接觸面積愈小，所對應(yīng)的等效電容值越小，致使振蕩頻率變化幅度則越小，其斜率亦隨之變小。請繼續(xù)參照圖4，因此，經(jīng)由開關(guān)單元120的啟閉，依序分別對于每一電阻膜 (Ith nth)的第一端112與第二端114進(jìn)行掃描比對后，獲得其X方向上的位置信息。另一方面，更可根據(jù)電阻膜陣列110中的頻率變化量分布，據(jù)以計(jì)算偵測出觸控點(diǎn)的Y軸位置信息，從而準(zhǔn)確偵測到手指頭主要分別位于第η條、第η+1條以及第η-1條電阻膜上。因此，由上述說明可充分明了，本發(fā)明僅需單層電阻膜結(jié)構(gòu)，即可有效且準(zhǔn)確地偵測出觸控點(diǎn)的位置信息，例如一般8x8的觸控面板結(jié)構(gòu)，經(jīng)由本發(fā)明則一次抵需掃描偵測 16條電阻膜的頻率變化量，就能準(zhǔn)確獲得觸控點(diǎn)的位置，而這將能夠大幅提升制造上的良率提高以及降低成本。請繼續(xù)參照圖1。如圖所示，于本發(fā)明的一實(shí)施例中，電感電容振蕩器130包含一反相放大器133、一電感134、一第一電容135以及一第二電容136。反相放大器133具有一輸入端與一輸出端，其中輸入端電性連接開關(guān)單元120。電感134具有一第一端與一第二端，第一端電性連接反相放大器133的輸入端，而第二端電性連接反相放大器133的輸出端。第一電容135具有一第一端與一第二端，第一端電性連接反相放大器133的輸入端，而第二端接地。第二電容136，具有一第一端與一第二端，第一端電性連接反相放大器133的輸出端，而第二端接地。由于，電感電容振蕩器130的反相放大器133輸入端131存在由電感134及第二電容136所形成的一帶通濾波器，因此觸控點(diǎn)于電阻膜陣列110的等效電路，則視作為此帶通濾波器的一環(huán)，而所對應(yīng)改變的僅是等效電容值。此外，更因?yàn)殡姼须娙菡袷幤?30具有窄頻寬的特性，所以可以大幅濾掉手指頭于觸控時所回傳的帶寬外噪聲以及屏幕面板周圍與啟閉間所產(chǎn)生的噪聲，從而免除多次數(shù)據(jù)取樣，并再予以平均等的繁數(shù)個值分析計(jì)算過程， 致使有效提升反應(yīng)速度及其靈敏度。請繼續(xù)參照圖1。如圖所示，于一實(shí)施例中，電感電容振蕩器130更包含一第三電容137以及一電容開關(guān)138。第三電容137電性連接反相放大器133的輸出端。電容開關(guān) 138，其一端連接第三電容137，另一端則接地，其中當(dāng)電容開關(guān)138開啟時，用以改變電感電容振蕩器130的一等效電容值。具體而言，當(dāng)電容開關(guān)開啟時，第三電容137并聯(lián)至電感電容振蕩器130，使降低改變其振蕩頻率。而于切換頻率時，當(dāng)兩個頻率都有變化，即代表為真實(shí)的手指頭觸控信號；當(dāng)其中一個不變時，即代表另一頻率被干擾而非真實(shí)的手指頭觸控信號。因此，只要使振蕩頻率介切換第三電容137使之不等于外部干擾頻率，即可改善干擾現(xiàn)象，以避免產(chǎn)生誤動作，更可提升其準(zhǔn)確度。然而，上述實(shí)施例雖僅以經(jīng)由第三電容137，以進(jìn)行切換兩個不同頻率，惟本發(fā)明不以此為限，亦可透過選擇切換三個以上的不同的頻率，來判讀是否為觸控微信號或是噪
聲干擾。除此之外，電感電容振蕩器130亦能夠經(jīng)由計(jì)數(shù)器來獲得振蕩頻率，更或是將振蕩頻率轉(zhuǎn)換成一對應(yīng)電壓值，再傳送至ADC，還原至頻域響應(yīng)。之后，經(jīng)由軟件程序的進(jìn)一步噪聲處理，將快速的變動信號予于排除，經(jīng)由多次取樣再進(jìn)行平均，即可再次濾掉噪聲，進(jìn)而有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。請參照圖5，其繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施例的一種觸控裝置100，其中電阻膜110 的第一節(jié)點(diǎn)112與第二節(jié)點(diǎn)114皆可依序排列于電阻膜110的同一側(cè)。開關(guān)單元包含一第一開關(guān)122，配置以對應(yīng)切換電性連接第一節(jié)點(diǎn)112與第二節(jié)點(diǎn)114。本發(fā)明的又一實(shí)施例為一種觸控裝置的偵測方法，其中觸控裝置包含一電阻膜陣列、一電感電容振蕩器以及一開關(guān)單元。請參照圖6，為本發(fā)明的另一實(shí)施例的一種觸控裝置的偵測方法的一流程圖，觸控裝置的偵測方法600包含下列步驟于步驟601，提供一電阻膜陣列，基本上由在一列方向間隔配置形成一單層平面結(jié)構(gòu)的數(shù)個電阻膜組成，其中每一電阻膜具有一長條形外觀，；于步驟602，透過開關(guān)單元，以逐次電性連接電阻膜，至一電感電容振蕩器的一輸入端；于步驟603，從電感電容振蕩器的一輸出端，以量測電感電容振蕩器的一振蕩頻率；于步驟604，則根據(jù)振蕩頻率的變化量，計(jì)算獲取一觸控位置信息。而且，于本發(fā)明的一實(shí)施例中，更包含逐次電性連接每一電阻膜的一第一節(jié)點(diǎn)與一第二節(jié)點(diǎn)，用以分別于兩端掃描量測所對應(yīng)的振蕩頻率變化量。此外，于本發(fā)明的一實(shí)施例中，更經(jīng)由啟閉一電容開關(guān)，以改變電感電容振蕩器的等效電容值，進(jìn)而切換振蕩頻率，確切地改善對外部干擾噪聲的抗拒能力。雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種觸控裝置，至少包含一電阻膜陣列，基本上由在一列方向間隔配置形成一單層平面結(jié)構(gòu)的數(shù)個電阻膜組成，其中每一該電阻膜具有一長條形外觀，并且每一該電阻膜包含一第一節(jié)點(diǎn)與一第二節(jié)點(diǎn)，分別位于每一該電阻膜的兩端；一電感電容振蕩器，具有一輸入端與一輸出端；以及一開關(guān)單元，分別電性連接該電阻膜陣列與該電感電容振蕩器的該輸入端，其中該開關(guān)單元逐次電性連接每一該電阻膜的該第一節(jié)點(diǎn)與該第二節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的觸控裝置，其中該些電阻膜為氧化銦錫andiumTinOxide, ΙΤ0)或其它具備電阻特行的材料。
3.如權(quán)利要求1所述的觸控裝置，其中該些電阻膜皆具有相同的一寬度與一長度。
4.如權(quán)利要求1所述的觸控裝置，其中該些第一節(jié)點(diǎn)依序排列于該些電阻膜的一側(cè)， 而該些第二節(jié)點(diǎn)依序排列于該些電阻膜的另一側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的觸控裝置，其中該開關(guān)單元包含一第一開關(guān)與一第二開關(guān)，配置于該些電阻膜的兩端，并且分別對應(yīng)切換電性連接該些第一節(jié)點(diǎn)與該些第二節(jié)點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的觸控裝置，其中該電感電容振蕩器，包含 一反相放大器，具有一輸入端與一輸出端，其中該輸入端電性連接該開關(guān)；一電感，具有一第一端與一第二端，其中該第一端電性連接該反相放大器的該輸入端， 而該第二端電性連接該反相放大器的該輸出端；一第一電容，具有一第一端與一第二端，其中該第一端電性連接該反相放大器的該輸入端，而該第二端接地；以及一第二電容，具有一第一端與一第二端，其中該第一端電性連接該反相放大器的該輸出端，而該第二端接地。
7.如權(quán)利要求6所述的觸控裝置，其中該電感電容振蕩器，更包含 一第三電容，電性連接該反相放大器的該輸出端；以及一電容開關(guān)，一端連接該第三電容，另一端接地；其中當(dāng)該電容開關(guān)開啟時，用以改變該電感電容振蕩器的一等效電容值。
8.一種觸控偵測方法，至少包含提供一電阻膜陣列，基本上由在一列方向間隔配置形成一單層平面結(jié)構(gòu)的數(shù)個電阻膜組成，其中每一電阻膜具有一長條形外觀的；逐次電性連接每一該電阻膜，至一電感電容振蕩器的一輸入端； 量測該電感電容振蕩器的一振蕩頻率；以及根據(jù)該振蕩頻率，獲取一觸控位置信息。
9.如權(quán)利要求8所述的觸控偵測方法，其中更包含，逐次電性連接每一該電阻膜的一第一節(jié)點(diǎn)與一第二節(jié)點(diǎn)，用以量測所對應(yīng)的該振蕩頻率。
10.如權(quán)利要求9所述的觸控偵測方法，其中更包含，啟閉一電容開關(guān)，以改變該電感電容振蕩器的等效電容值，進(jìn)而切換該振蕩頻率。
全文摘要
一種觸控裝置以及觸控裝置偵測方法。觸控裝置至少包含一電阻膜陣列、一電感電容振蕩器以及一開關(guān)單元。電阻膜陣列，基本上由在一列方向間隔配置形成一單層平面結(jié)構(gòu)的數(shù)個電阻膜組成，其中每一電阻膜具有一長條形外觀，并且每一電阻膜包含一第一節(jié)點(diǎn)與一第二節(jié)點(diǎn)，分別位于每一電阻膜的兩端。電感電容振蕩器，具有一輸入端與一輸出端。開關(guān)單元，分別電性連接電阻膜陣列與電感電容振蕩器的輸入端，其中開關(guān)單元逐次電性連接每一電阻膜的第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)。
文檔編號H03K17/96GK102201805SQ20101014285
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者曾漢陽 申請人:華矽半導(dǎo)體股份有限公司