触碰控制装置及其方法与流程

本发明系关于一种控制技术，且特别关于一种触碰控制装置及其方法。

背景技术：

随着近年来触控面板技术的发展，现今具有显示功能的可携式电子装置，如智能型手机、平板电脑及mp5等皆改采用触控面板来取代传统占据空间之机械式按钮。在先前技术中，触控显示面板具有一电极阵列。当导体或非导体靠近电极阵列时，电极阵列之互电容之电容值会发生改变，并藉此驱动触控显示面板。然而，非导体所对应之互电容之电容值的变化小于导体所对应之互电容之电容值的变化。为了确保非导体的触控灵敏度，必须将门槛值调低，但如此将会造成严重的悬浮(hover)现象。

因此，本发明系在针对上述的困扰，提出一种触碰控制装置及其方法，以解决习知所产生的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于提供一种触碰控制装置及其方法，其系设定第一门槛值与第二门槛值以提升非导体或导体之触控灵敏度，并降低悬浮(hover)现象。

为达上述目的，本发明提供一种触碰控制装置，其系包含一积分器与一触碰控制器。积分器电性连接一触控显示面板，触控显示面板具有一电极阵列，电极阵列包含复数个电极群组，每一电极群组包含彼此相隔之一第一触控电极、至少一第二触控电极与一第三触控电极，第二触控电极位于第一触控电极与第三触控电极之间，第一触控电极与第三触控电极形成一感应互电容，每一电极群组具有一基线(baseline)电容值，感应互电容之一端接收一驱动交流电压，另一端电性连接积分器。在一物体靠近电极阵列时，积分器配合驱动交流电压撷取感应互电容之感应电容值，并转换感应电容值为一感应电压。触碰控制器电性连接积分器，触碰控制器存有对应基线电容值之一基线电压、一第一门槛值与大于第一门槛值之一第二门槛值，触碰控制器接收感应电压，并取得感应电压与基线电压之差值之绝对值。在触碰控制器判断感应电压小于基线电压，且绝对值大于第一门槛值时，触碰控制器判断物体为非导体，且根据感应电压记录非导体对应电极阵列之位置。在触碰控制器判断感应电压大于或等于基线电压，且绝对值大于第二门槛值时，触碰控制器判断物体为导体，且根据感应电压记录导体对应电极阵列之位置。

在本发明之一实施例中，触碰控制装置更包含一类比数位转换器，其系电性连接积分器与触碰控制器，并接收感应电压，以转换感应电压为数位值，且绝对值、差值、基线电压、第一门槛值与第二门槛值皆为数位值。

在本发明之一实施例中，触碰控制装置更包含一升压型电源转换器，其系电性连接触控显示面板与触碰控制器，触碰控制器根据导体或非导体对应电极阵列之位置，利用升压型电源转换器驱动触控显示面板。

在本发明之一实施例中，触碰控制器判断绝对值持续一第一预设时段大于第一门槛值时，触碰控制器根据感应电压记录非导体对应电极阵列之位置，在触碰控制器判断绝对值持续一第二预设时段大于第二门槛值时，触碰控制器根据感应电压记录导体对应电极阵列之位置。

本发明亦提供一种触碰控制方法，其系应用于一触控显示面板，触控显示面板具有一电极阵列，电极阵列包含复数个电极群组，每一电极群组包含彼此相隔之一第一触控电极、至少一第二触控电极与一第三触控电极，第二触控电极位于第一触控电极与第三触控电极之间，第一触控电极与第三触控电极形成一感应互电容，每一电极群组具有一基线(baseline)电容值。首先，在一物体靠近电极阵列时，撷取感应互电容之感应电容值，并转换感应电容值为一感应电压，且取得感应电压与基线电压之差值之绝对值。接着，判断感应电压是否小于对应基线电容值之基线电压：若是，判断物体为非导体，并判断绝对值是否大于第一门槛值：若是，根据感应电压记录非导体对应电极阵列之位置；以及若否，回至撷取感应电容值，并转换感应电容值为感应电压，且取得绝对值之步骤；以及若否，判断物体为导体，并判断绝对值是否大于第二门槛值：若是，根据感应电压记录导体对应电极阵列之位置；以及若否，回至撷取感应电容值，并转换感应电容值为感应电压，且取得绝对值之步骤。

在本发明之一实施例中，感应电压、绝对值、差值、基线电压、第一门槛值与第二门槛值皆为数位值。

在本发明之一实施例中，在根据感应电压记录导体或非导体对应电极阵列之位置之步骤后，根据导体或非导体对应电极阵列之位置，驱动触控显示面板。

在本发明之一实施例中，在判断绝对值是否大于第一门槛值之步骤中，判断绝对值是否持续一第一预设时段大于第一门槛值，在判断绝对值是否大于第二门槛值之步骤中，判断绝对值是否持续一第二预设时段大于第二门槛值。

兹为使，贵审查委员对本发明的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后。

附图说明

图1为本发明之触碰控制装置之第一实施例之示意图。

图2为触控显示面板之电极阵列之示意图。

图3为图2之沿b-b’线之结构剖视图。

图4为物体与电极阵列之间的最短距离相对电极群组之感应电容值之曲线图。

图5为本发明之积分器之一实施例之示意图。

图6为本发明之驱动交流电压、第一切换电压、第二切换电压、重置电压与感应电压之波形图。

图7为本发明之触碰控制方法之第一实施例之流程图。

图8为触控显示面板之电极阵列之另一示意图。

图9为图8之沿c-c’线之结构剖视图。

图10为本发明之触碰控制装置之第二实施例之示意图。

图11为本发明之触碰控制方法之第二实施例之流程图。

图12为本发明之触碰控制装置之第三实施例之示意图。

图13为本发明之触碰控制方法之第三实施例之流程图。

附图标记：

26触碰控制装置

28积分器

32触碰控制器

36触控显示面板

38感测基板

40电极群组

42第一触控电极

44第二触控电极

46第三触控电极

47触碰互电容

48感应互电容

50物体

52第一电子开关

54第二电子开关

56电子重置开关

58重置电容

60放大器

62升压型电源转换器

64类比数位转换器

具体实施方式

本发明之实施例将藉由下文配合相关附图进一步加以解说。尽可能的，于附图与说明书中，相同标号系代表相同或相似构件。于附图中，基于简化与方便标示，形状与厚度可能经过夸大表示。可以理解的是，未特别显示于附图中或描述于说明书中之元件，为所属技术领域中具有通常技术者所知之形态。本领域之通常技术者可依据本发明之内容而进行多种之改变与修改。

当一个元件被称为『在…上』时，它可泛指该元件直接在其他元件上，也可以是有其他元件存在于两者之中。相反地，当一个元件被称为『直接在』另一元件，它是不能有其他元件存在于两者之中间。如本文所用，词汇『及/或』包含了列出的关联项目中的一个或多个的任何组合。

以下请参阅图1、图2、图3、图4、图5与图6，以介绍本发明之触碰控制装置26之第一实施例，其系包含一积分器28与一触碰控制器32。积分器28电性连接一触控显示面板36，触控显示面板36具有一电极阵列，如图1所示。电极阵列包含一感测基板38与复数个电极群组40，每一电极群组40包含彼此相隔之一第一触控电极42、至少一第二触控电极44与一第三触控电极46，在此电极阵列中，第二触控电极44之数量为二个，其中一个第二触控电极44位于第一触控电极42与第三触控电极46之间，第三触控电极46位于二个第二触控电极44之间。二个第二触控电极44与第一触控电极42形成一触碰互电容47，第三触控电极46与第一触控电极42形成一感应互电容48，每一电极群组40具有一基线(baseline)电容值c0，基线电容值c0为电极群组40未被触碰时，所有的自电容与互电容之总和电容值。在第一触控电极42与第二触控电极44之交会处及第一触控电极42与第三触控电极46之交会处会有一绝缘层，此绝缘层位于第一触控电极42与第二触控电极44之间及第一触控电极42与第三触控电极46之间，以避免第一触控电极42与第二触控电极44电性接触，同时避免第一触控电极42与第三触控电极46电性接触。

当物体50为非导体并触碰电极群组40时，物体50不会带走电场，而只会影响电场分布。此外，因为非导体之介电系数大于1，所以触碰互电容47之电容值ca与感应互电容48之电容值cm相较物体50是导体时变的较高。第一触控电极42与第二触控电极44之间存在间隙，当非导体触碰电极阵列之表面时，间隙中仍存在较多的电场，此电场大于非导体感应的电场变化，使触碰互电容47之电容值ca小于基线电容值c0。另外，由于第二触控电极44屏蔽第三触控电极46，且第三触控电极46相较第二触控电极44远离第一触控电极42，故电场大多分布于非导体内，使感应互电容48之电容值cm大于基线电容值c0。在图4中，l1代表当物体50为非导体时，电容值ca与cm开始变化的物体50相距电极阵列之最短距离，l2代表当物体50为导体时，电容值ca与cm开始变化的物体50相距电极阵列之最短距离。当物体50为非导体，且物体50相距电极阵列之最短距离为l2时，电容值ca与cm皆等于基线电容值c0。当物体50为非导体，且物体50相距电极阵列之最短距离小于或等于l1时，电容值ca小于基线电容值c0，电容值cm大于基线电容值c0。当物体50为导体，且物体50相距电极阵列之最短距离小于l2时，电容值ca与cm皆远小于基线电容值c0。由此可知，非导体所对应之互电容之电容值的变化小于导体所对应之互电容之电容值的变化。

感应互电容48之一端接收一驱动交流电压ad，另一端电性连接积分器28。在物体50靠近电极阵列时，例如物体50相距电极阵列一公厘，但本发明并不限于此数值，积分器28配合驱动交流电压ad撷取感应互电容48之感应电容值cm，并转换感应电容值cm为一感应电压vm。触碰控制器32电性连接积分器28，触碰控制器32存有对应基线电容值c0之一基线(baseline)电压、一第一门槛值与大于第一门槛值之一第二门槛值。触碰控制器32接收感应电压vm，并取得感应电压vm与基线电压之差值之绝对值。在触碰控制器32判断感应电压vm小于基线电压，且绝对值大于第一门槛值时，触碰控制器32判断物体50为非导体，且根据感应电压vm记录非导体对应电极阵列之位置。在触碰控制器32判断感应电压vm大于或等于基线电压，且绝对值大于第二门槛值时，触碰控制器32判断物体50为导体，且根据感应电压vm记录导体对应电极阵列之位置。在本发明之某些实施例中，当触碰控制器32判断绝对值持续一第一预设时段大于第一门槛值时，触碰控制器32根据感应电压vm记录非导体对应电极阵列之位置。在本发明之某些实施例中，当触碰控制器32判断绝对值持续一第二预设时段大于第二门槛值时，触碰控制器32根据感应电压vm记录导体对应电极阵列之位置。第一预设时段与第二预设时段可以根据需求进行调整，设定第一预设时段与第二预设时段的用意是为了避免触碰控制器32接收到瞬时的杂讯而造成误判的情形。

从图4可知，当物体50为导体时，随着物体50与电极阵列之间的最短距离愈短，感应电容值cm愈低，且远低于基线电容值c0。当物体50为非导体时，随着物体50与电极阵列之间的最短距离愈短，感应电容值cm愈高，且略高于基线电容值c0。在感应互电容48对应的充电电流与充电时间都固定的前提下，感应电容值cm与感应电压vm成反比。因此，本发明判断感应电压vm小于基线电压时，物体50为非导体，并判断感应电压vm大于或等于基线电压时，物体50为导体。此外，因为当物体50为导体时，感应电容值cm之变化较大，当物体50为非导体时，感应电容值cm之变化较小，所以第二门槛值需大于第一门槛值，本发明利用二个不同的门槛值去判断导体及非导体之触碰行为是否有效，以提升非导体或导体之触控灵敏度，并降低悬浮(hover)现象。

在本发明之某些实施例中，积分器28更包含一第一电子开关52、一第二电子开关54、一电子重置开关56、一重置电容58与一放大器60。第一电子开关52与第二电子开关54之一端电性连接感应互电容48之一端，第一电子开关52之另一端接地，第二电子开关54之另一端电性连接放大器60之负输入端，放大器60之正输入端接地，重置电容58之二端分别电性连接放大器60之负输入端与输出端，重置开关56电性并联重置电容58，放大器60之输出端电性连接类比数位转换器30。第一电子开关52、第二电子开关54与电子重置开关56分别接收第一切换电压s1、第二切换电压s2与重置电压rst，以进行开关切换，使放大器60之输出端输出感应电压vm。

以下介绍本发明之触碰控制方法之第一实施例之运作流程，请参阅图1、图3、图4、图5与图7。首先，如步骤s10所示，在物体50靠近电极阵列时，积分器28配合驱动交流电压ad撷取感应互电容48之感应电容值cm，并转换感应电容值cm为感应电压vm，且触碰控制器32接收感应电压vm，并取得感应电压vm与基线电压之差值之绝对值。接着，如步骤s12所示，触碰控制器32判断感应电压vm是否小于对应基线电容值c0之基线电压，若是，进行步骤s14，若否，进行步骤s16。在步骤s14中，触碰控制器32判断物体50为非导体，并判断绝对值是否大于第一门槛值，若是，进行步骤s18，若否，回至步骤s10。根据本发明之某些实施例，在步骤s14中，触碰控制器32判断物体50为非导体，并判断绝对值是否持续第一时段大于第一门槛值，若是，进行步骤s18，若否，回至步骤s10。在步骤s18中，触碰控制器32根据感应电压vm记录非导体对应电极阵列之位置。在步骤s16中，触碰控制器32判断物体50为导体，并判断绝对值是否大于第二门槛值，若是，进行步骤s20，若否，回至步骤s10。根据本发明之某些实施例，在步骤s16中，触碰控制器32判断物体50为导体，并判断绝对值是否持续第二预设时段大于第二门槛值，若是，进行步骤s20，若否，回至步骤s10。在步骤s20中，触碰控制器32根据感应电压vm记录导体对应电极阵列之位置。

除了图2与图3外，本发明之电极阵列亦可有其他结构，请参阅图8与图9。电极阵列包含一感测基板38与复数个电极群组40，每一电极群组40包含彼此相隔之一第一触控电极42、至少一第二触控电极44与一第三触控电极46，在此电极阵列中，第二触控电极44之数量为一个，其系位于第一触控电极42与第三触控电极46之间。第二触控电极44与第一触控电极42形成触碰互电容47，第三触控电极46与第一触控电极42形成感应互电容48，每一电极群组40具有一基线(baseline)电容值c0。为了方便解说，仅绘制第一触控电极42、第二触控电极44与一第三触控电极46之位置布局，实际上在x方向上的第一触控电极42会彼此串接，y方向上的第二触控电极44会彼此串接，y方向上的第三触控电极46亦会彼此串接。此电极阵列之触碰互电容47之电容值ca与感应互电容48之电容值cm的变化同样如图4所示，故应用在第一实施例时，相关的连接关系与运作方式皆与上述内容相同，于此不再赘述。

请参阅图10与图11，以下介绍本发明之触碰控制装置之第二实施例，其与第一实施例差别在于第二实施例更包含一升压型电源转换器62，其系电性连接触控显示面板36与触碰控制器32，触碰控制器32根据导体或非导体对应电极阵列之位置，利用升压型电源转换器62驱动触控显示面板36，其余元件的连接关系与运作方式和第一实施例相同，于此不再赘述。第二实施例之运作流程如图11所示，步骤s10、s12、s14、s16、s18与s20皆与第一实施例之各步骤流程相同。在步骤s18或s20后，进行步骤s22。在步骤s22中，触碰控制器32根据导体或非导体对应电极阵列之位置，利用升压型电源转换器62驱动触控显示面板36，以提升非导体或导体之触控灵敏度。

请参阅图12与图13。以下介绍本发明之触碰控制装置之第三实施例，其与第二实施例差别在于第三实施例更包含一类比数位转换器64，其系电性连接积分器28与触碰控制器32。此外，在第一实施例与第二实施例中，上述感应电压vm、绝对值、差值、基线电压、第一门槛值与第二门槛值皆为类比数值，但在第三实施例中，上述感应电压vm、绝对值、差值、基线电压、第一门槛值与第二门槛值皆为数位值。类比数位转换器64接收感应电压vm，以转换感应电压vm为数位值，以供触碰控制器32接收。第三实施例之运作流程如图13所示，步骤s12、s14、s16、s18、s20与s22皆与第二实施例之各步骤流程相同。在步骤s10中，在物体50靠近电极阵列时，积分器28配合驱动交流电压ad撷取感应互电容48之感应电容值cm，并转换感应电容值cm为感应电压vm，类比数位转换器64接收感应电压vm，以转换感应电压vm为数位值，且触碰控制器32接收为数位值之感应电压vm，并取得感应电压vm与基线电压之差值之绝对值。本发明之第三实施例将所有电压值转换为数位值进行处理，更能大幅提升非导体或导体之触控灵敏度，并有效降低悬浮现象。

综上所述，本发明设定第一门槛值与第二门槛值以提升非导体或导体之触控灵敏度，并降低悬浮现象。

以上所述者，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施之范围，故举凡依本发明申请专利范围所述之形状、构造、特征及精神所为之均等变化与修饰，均应包括于本发明之申请专利范围内。