[發(fā)明專利]觸控感測裝置及觸控感測設備以及其觸控感測方法

有效

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• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103164061A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 洪國強;潘宣亦
• 申請（專利權）人: 晨星軟件研發(fā)（深圳）有限公司;晨星半導體股份有限公司
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發(fā)明有關于一種觸控感測裝置、觸控感測設備以及其觸控感測方法，且特別是有關于一種在閑置狀態(tài)和主動狀態(tài)下轉變的觸控感測裝置、觸控感測設備以及其觸控感測方法。

背景技術

觸控感測設備的使用已經相當普及，觸控感測設備依感應原理大致可分電阻式、電容式、超音波式、光學(紅外線)式等。其中，電容式觸控屏幕的材質因為使用玻璃貼合，具有透光度較高的特性。此外，電容式觸控感測設備中的透明導電膜(Indium?tin?oxide，簡稱為ITO)材質也具有較高的耐用性，因此電容式觸控感測設備的使用也越來越廣泛。

簡單來說，電容式觸控感測設備的工作原理是：利用透明電極與人體之間的靜電結合所產生的電容變化，從所產生的誘導電流來檢測觸控點的座標(位置)。當使用者的手指碰觸于觸控感測設備表面時，由于人的皮膚是會導電的，所以使用者的按壓將使透明電極與透明電極之間的互容產生變化。而這些電性的變化在傳送至觸控感測裝置后，觸控感測裝置便可以計算出觸控點的位置資訊。

電容式觸控感測設備取得觸控位置的感應方式，可以根據感應電容的種類而區(qū)分為：自容式(Self?Capacitance)計算方式，以及互容式(Mutual?Capacitance)計算方式。兩者差異為：自容式感測的標的是整條X或Y軸方向電極所產生的電容值變化，而互容式感測的標的則是針對電極與電極之間的電極重迭區(qū)所形成的電容值變化。

請參照圖1A，其是一雙層電容式觸控感測設備利用不同方向的電極間，所形成的互容而感測觸控點位置的示意圖。電容式觸控感測設備的第一平面與第二平面均設置了多個透明電極，而兩個平面之間設有介電層(dielectric?layer)，用來形成電極間的互容。

根據圖1A所繪示，在第一平面上設置了十二個沿著水平方向(X方向)延伸而彼此平行的透明電極(X1～X12)；而第二平面也設置了八個沿著垂直方向(Y方向)延伸而彼此平行的透明電極(Y1～Y8)。其中，水平方向(X方向)的透明電極與垂直方向(Y方向)的透明電極藉由介電層彼此隔絕而未相互接觸。

每一個X方向的透明電極與Y方向的透明電極之間，均形成互容Csignal，因此，在第1A圖中，共有12*8＝96個在電極重迭區(qū)所形成的互容Csignal可以被用來感測觸控點的位置。舉例來說，透明電極X1與透明電極Y1之間的電極重迭區(qū)為P11，在電極重迭區(qū)P11上有一個互容。同理，電極重迭區(qū)P22上的互容由透明電極X2與透明電極Y2所形成。

請參見圖1B，其是已知技術以互容方式實現(xiàn)電容式觸控感測設備時，對于水平方向的驅動電極依序施以驅動電壓的波形圖。為了便于說明，此處假設X方向的透明電極(X1～X12)為驅動電極，根據觸控感測裝置的控制而依序驅動。

亦即，假設驅動電壓為3伏特，則驅動X方向的透明電極的方式為：分別對各個X1、X2、…X12電極施加3伏特的電壓，當透明電極X1被驅動時，其余X方向的透明電極并不會提供驅動電壓。同理，對于其他驅動電極而言，當其中一個X方向的透明電極被驅動時，其余X方向的透明電極便不會被驅動。

另一方面，Y方向的透明電極(Y1～Y8)則為感測電極，其用途為感測互容是否發(fā)生變化。簡單來說，在觸控感測設備并未被按壓時，由感測電極所感測到的電壓電位會與被按壓的時候的電壓電位不同。關于感測電極所感測到的電壓電位與觸控點、互容之間的關系可參見圖1C的說明。

請參見圖1C，其針對透明電極X1、Y1所形成電極重迭區(qū)上的互容，進行電壓驅動與電壓感測的示意圖。位于Y方向的感測電極Y1與一個參考電壓Vref分別連接至一個放大器的負向輸入端與正向輸入端。在放大器的負向輸入端與輸出端之間有一個事先選定而已知電容值的回授電容Cfb。在X方向上的驅動電極X1與感測電極Y1之間存在著互容Csignal，而互容Csignal的電容值會因為觸控點的存在與否而改變。此外，輸出電壓Vout則可連接至模擬數字轉換器(Analog?to?Digital?Converter，簡稱為ADC)來進行電壓的量測。

根據圖1B可以得知，X方向的驅動電極會在掃描的過程中，輪流被施加一個3伏特的電壓。以電極重迭區(qū)P11為例，當驅動電極X1被驅動時，若對感測電極Y1進行電壓感測，則Y1的電壓電位將隨著互容Csignal值的變小而改變。