CN103365454A - 触控装置以及其触控感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控装置，具有一触控感应区。触控装置包括一触控屏以及至少一物体检测器。触控屏是设置在触控装置的一触控感应区中。触控屏被画分为多个感应子区，且触控屏包括多个感应元件，用以提供触控定位功能。物体检测器是设置在触控感应区之外。物体检测器是用以检测是否有物体接近触控装置并判断物体所接近的感应子区，借以致动物体所接近的感应子区中对应的感应元件。

Description

触控装置以及其触控感测方法

技术领域

本发明是涉及一种触控装置以及其触控感测方法，特别涉及一种在触控感应区外设置物体检测器的触控装置以及其触控感测方法。

背景技术

近年来，搭配触控屏的消费性电子产品蓬勃地发展，而各触控屏所采用的触控技术非常多样化。其中，电容式触控屏由于具有高准确率、多点触控以及高触控解析度等特点，故已逐渐成为主流的触控技术。

在传统的电容式触控屏中，设置有两组交错排列的不同轴向感应元件，其进行触控感测的扫描方式是利用控制集成电路(controller IC)提供驱动信号到一组轴向感应元件，而利用另外一组轴向感应元件进行感应而获得接收信号，再经由对接收信号的变化状况进行演算即可完成定位。因此，各轴向感应元件的设置数目与其触控屏的触控解析度成正相关，也就是说，增加各轴向感应元件的设置数目可达到提高触控解析度的效果。但相对地，对于控制集成电路来说，要控制与致动的各轴向感应元件的数量越多，控制集成电路的功耗(power consumption)负担也越重，对于控制集成电路的成本以及整体的耗电状况来说都是不利的影响。同样的，对于大尺寸的电容式触控屏来说，为了维持相当的触控解析度，所需的各轴向感应元件的数量会随着触控屏的尺寸加大而增加，除了对控制集成电路的功耗负担加重之外，也有无法达到所需的回报频率(report rate)的问题存在，进而影响到触控感测效果的表现。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种触控装置以及其触控感测方法，利用在触控感应区外设置物体检测器来先检测外在物体接近与触碰触控装置的状况，再决定是否致动位在触控感应区内的触控屏，并利用分区致动触控屏的方式降低驱动集成电路的功耗(power consumption)或提高触控装置的回报频率(report rate)。

本发明提供一种触控装置，具有一触控感应区。此触控装置包括一触控屏以及至少一物体检测器。触控屏是设置在触控装置的触控感应区中。触控屏被划分为多个感应子区，且触控屏包括多个感应元件，用以提供触控定位功能。物体检测器是设置在触控感应区之外。物体检测器是用以检测是否有物体接近触控装置并判断物体所接近的感应子区，借以致动物体所接近的感应子区中对应的感应元件。

本发明提供一种触控装置的触控感测方法，此触控感测方法包括以下步骤。首先，提供一触控装置，具有一触控感应区。此触控装置包括一触控屏以及至少一物体检测器。触控屏是设置在触控装置的触控感应区中。触控屏被划分为多个感应子区，且触控屏包括多个感应元件，用以提供触控定位功能。物体检测器是设置在触控感应区之外。然后，利用物体检测器检测是否有物体接近触控装置。接着，利用物体检测器判断物体所接近的感应子区。然后，致动物体所接近的感应子区中对应的感应元件。

附图说明

图1所示为本发明第一优选实施例的触控装置的示意图。

图2所示为本发明第一优选实施例的触控装置的立体操作示意图。

图3所示为本发明第一优选实施例的触控装置的触控感测方法流程示意图。

图4所示为本发明第一优选实施例的触控装置的信号传递示意图。

图5所示为本发明还一优选实施例的触控装置的触控感测方法流程示意图。

图6所示为本发明又一优选实施例的触控装置的触控感测方法流程示意图。

图7所示为本发明第二优选实施例的触控装置的示意图。

图8所示为本发明第二优选实施例的触控装置的立体操作示意图。

图9所示为本发明第三优选实施例的触控装置的示意图。

图10所示为本发明第四优选实施例的触控装置的示意图。

图11所示为本发明第五优选实施例的触控装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100触控装置                 110触控屏

120触控感应区               121，感应子区

                            121A-121D

130物体检测器               180控制器

190显示板                   191显示控制器

200触控装置                 210触控屏

111感应元件                 211感应元件

220触控感应区               221，感应子区

                            221A-221H

230物体检测器               300触控装置

310触控屏                   311感应元件

400触控装置                 410触控屏

411感应元件                 412导线

420触控感应区               421感应子区

500触控装置                 510触控屏

511感应元件                 512导线

C，C1-C10第二轴向感应元件   D距离

IRX，第一轴向感应元件       IRY，第二轴向感应元件

IRX1-IRX6                   IRY1-IRY5

OB1，OB2，物体              R，R1-R6第一轴向感应元件

OB3

RX1物体检测接收信号         RX2触控接收信号

S110步骤                    S120步骤

S121步骤                    S131步骤

S132步骤            S140步骤

S150步骤            TX1物体检测驱动信号

TX2触控驱动信号     X第一方向

XA发射器            XB接受器

YA发射器            YB接受器

Y第二方向           Z第三方向

具体实施方式

请参考图1与图2。图1所示为本发明第一优选实施例的触控装置的示意图，而图2所示为本发明第一优选实施例的触控装置的立体操作示意图。为了方便说明，本实施例的各附图仅为示意用以容易了解本发明，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。如图1与图2所示，本实施例提供一触控装置100，具有一触控感应区120，触控装置100包括一触控屏110以及一物体检测器130。触控屏110是设置在触控装置100的触控感应区120中。触控屏110是被划分为多个感应子区121，且触控屏110包括多个感应元件111，用以提供触控定位功能。物体检测器130设置在触控装置100的触控感应区120之外的区域。物体检测器130是用以检测是否有物体接近触控装置100并判断物体所接近的感应子区121，借以致动物体所接近的感应子区121中对应的感应元件111。本实施例的感应元件111包括多个第一轴向感应元件R与多个第二轴向感应元件C，但并不以此为限。换句话说，物体检测器130是用以检测是否有物体接近触控装置100并判断物体所接近的感应子区121，借以致动物体所接近的感应子区121中对应的第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C。

在本实施例中，触控屏110优选可包括电容式触控屏或光学式触控屏，但并不以此为限。此外，本实施例的触控屏110包括多个第一轴向感应元件R1-R6以及多个第二轴向感应元件C1-C5。各第一轴向感应元件R是朝一第一方向X延伸，而各第二轴向感应元件C是朝一第二方向Y延伸。第一方向X优选是垂直于第二方向Y，但并不以此为限。第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C交错设置，通过该多个感应元件R、C电性在触控时的变化，即可达到触控感应定位的效果。明确地说，当要整面致动触控屏110时，需对各第一轴向感应元件R依序送出驱动脉波信号，且接收各第二轴向感应元件C的信号(如图1所示)，借此可得知触碰点位置的电性变化(例如电容的变化)进而计算出被触碰的位置。换句话说，本实施例的触控屏110可为一矩阵式触控屏，但并不以此为限。然而，在本实施例中，可通过先以物体检测器130检测触控物体所接近的感应子区121，再以分区的方式致动触控屏110。换句话说，本实施例是依据以物体检测器130检测判定所得的感应子区121来决定只对哪一个感应子区121所对应的第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C作驱动。故可使致动各第一轴向感应元件R与各第二轴向感应元件C的频率降低，达到降低功耗的效果。此外，上述的感测方式可视为互容(mutual capacitance)感测方式的一种，但本发明并不以此为限。

进一步说明，在本发明中，如图1所示，各感应子区是排列为一个m×n的矩阵，m与n分别为一自然数，且m与n其中至少一种是大于或等于2。如图1所示，本实施例的触控屏110是被划分为感应子区121A、感应子区121B、感应子区121C以及感应子区121D等四个感应子区121，且此四个感应子区121是排列为一个2×2的矩阵，但本发明并不以此为限而可视设计需要调整触控屏110被划分的感应子区121的数目与排列方式以达到适合的效果。还请注意，各感应子区121中需具有至少一第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C交错的区域，用以使各感应子区121分别具有触控定位的功能。此外，本实施例的物体检测器130可包括超声波物体检测器、影像物体检测器或其他适合可用以检测物体接近触控装置100状况的物体检测器，用以检测一个或数个接近触控装置100的物体。

请参考图3与图4，并请一并参考图1与图2。图3所示为本发明第一优选实施例的触控装置的触控感测方法流程示意图，图4所示为本发明第一优选实施例的触控装置的信号传递示意图。如图1与图3所示，本实施例提供一种触控装置的触控感测方法，此触控感测方法包括以下步骤。首先，进行步骤S110，提供一如上所述的触控装置100。然后，进行步骤S120，利用物体检测器130检测是否有物体接近触控装置100。若检测结果判断为并无物体接近触控装置100，则进行步骤S132，也就是不对触控装置进行致动动作。相反地，若检测结果判断为有物体接近触控装置100，则进行步骤S131，再利用物体检测器130判断物体所接近的感应子区121。然后，进行步骤S140，通过物体检测器130所判断的感应子区121的资讯，致动物体所接近的感应子区121中对应的感应元件111，用以达到触控定位的效果。也就是说，可通过物体检测器130所判断的感应子区121的资讯，致动物体所接近的感应子区121中对应的第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C，用以达到触控定位的效果。举例来说，如图1与图2所示，当一物体OB1接近触控装置100时，可通过物体检测器130检测物体OB1所接近的位置为感应子区121C，故可仅致动感应子区121C中所对应的第一轴向感应元件R4、第一轴向感应元件R5、第一轴向感应元件R6、第二轴向感应元件C1、第二轴向感应元件C2以及第二轴向感应元件C3，而不需致动其他的第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C，故可降低第一轴向感应元件R的扫描频率，达到减少功耗的效果。此外，当物体检测器130判断并无物体接近触控装置100时，触控屏110可维持在一省电模式的状态，故可达到节省触控装置100耗电量的效果。

进一步说明，如图1、图2以及图4所示，本实施例的触控装置100可还包括一控制器180，控制器180是分别与触控屏110以及物体检测器130电连结，且控制器180是用以将触控屏110划分为各感应子区121，以及用以致动各感应子区121中对应的第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C。换句话说，控制器180可用以定义各感应子区121的分布状况。举例来说，控制器180可用以将触控屏110划分为以一m×n的矩阵方式排列的感应子区121，m与n为分别一自然数，且m与n其中至少一种是大于或等于2。在本实施例中，控制器180是用以将触控屏110划分为感应子区121A、感应子区121B、感应子区121C以及感应子区121D等四个感应子区121，也就是说本实施例的控制器180是将触控屏110划分为一个2×2的矩阵矩阵方式排列的感应子区121。本实施例的控制器180可包括一控制集成电路(controllerIC)，但并不以此为限。控制器180可用以发出一物体检测驱动信号TX1到物体检测器130以进行检测动作，而物体检测器130可将一物体检测接收信号RX1传回到控制器180，再由控制器180判断以决定是否发出一触控驱动信号TX2到触控屏110用以进行分区致动的动作。也就是说，控制器180可用以接收物体检测器130所传出的物体检测接收信号RX1，用以致动其中一感应子区121中对应的第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C。换句话说，触控驱动信号TX2可用以致动物体OB1所接近的感应子区121中对应的感应元件111，而不需致动其他的感应元件111。明确地说，触控驱动信号TX2可用以致动物体OB1所接近的感应子区121C中对应的第一轴向感应元件R4-R6以及第二轴向感应元件C1-C3，并通过第二轴向感应元件C1～C3的信号变化判断触碰座标，且经由一触控接收信号RX2传回控制器180，并传到一显示板190的一显示控制器191加以显示判断结果，而不需致动其他的第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C。换句话说，本实施例也可通过物体检测器130检测是否有物体接近触控装置100所传回的信号，来决定显示板190是否需转换到一正常显示模式或维持在一休眠状态，故也有助于节省整体触控显示板的耗电状况。

另外，值得说明的是，在本实施例中，可利用物体检测器130先检测是否有物体接近触控装置100并判断物体所接近的感应子区121，再判定是否需致动触控屏110，以及如何去以分区的方式致动触控屏110，故可使控制器180所需致动的第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C的数目减少，用以降低第一轴向感应元件R的扫描频率，进而达到降低控制器180功耗的效果。另外一方面，通过本实施例的触控装置的触控感测方法，可在不增加控制器180功耗的状况下，提高触控装置100的回报频率(report rate)，确保触控装置100的触控感应表现。

请参考图5，并请一并参考图1。图5所示为本发明还一优选实施例的触控装置的触控感测方法流程示意图。如图5所示，与上述第一优选实施例相比，本实施例的触控装置的触控感测方法，还包括在步骤S131前先进行一步骤S121，利用物体检测器130判断接近触控装置100的物体OB1是否为一有效触碰物体，再决定是否利用物体检测器130来判断物体OB1所接近的感应子区121。也就是说，可先利用物体检测器130将一些非有效触碰物体例如手腕、手肘以及其他可能造成误触的物体排除，用以避免误判以及减少不必要的作动；进一步说明，可通过物体检测器130判断触碰物体OB1面积或体积的大小作为非有效触碰物体的判断依据，举例而言，若有效的触碰物体OB1为一触控笔，其具有一预设的面积或体积，当非有效触碰物体，例如是手肘，靠近感应子区121时，物体检测器130可以知道非有效触碰物体的面积或体积是大于有效的触碰物体OB1预设的面积或体积，如此可据以判断为非有效触碰物体。有效触碰物体的判定标准可通过调整物体检测器130中的设定用以符合各种不同触控应用的需求。本实施例的触控装置的触控感测方法，除了步骤S121之外，其余的步骤以及操作方法与上述第一优选实施例相似，故在此并不再赘述。

请参考图6，并请一并参考图1与图2。图6所示为本发明又一优选实施例的触控装置的触控感测方法流程示意图。如图6所示，与上述的优选实施例相比，本实施例的触控装置的触控感测方法，还包括进行一步骤S150，利用物体检测器130检测接近触控装置100的物体OB1与触控装置100间的一距离D的状况。也就是说，在本实施例中，物体检测器130可用来判断物体OB1与触控装置100间与一垂直于触控装置100的一第三方向Z的状况变化，搭配原本在第一方向X以及第二方向Y上所具有的平面触控定位功能，可使触控装置100具有一立体触控定位的功能。本实施例的触控装置的触控感测方法，除了步骤S150之外，其余的步骤以及操作方法与上述优选实施例相似，故在此并不再赘述。

请参考图7与图8。图7所示为本发明第二优选实施例的触控装置的示意图。图8所示为本发明第二优选实施例的触控装置的立体操作示意图。如图7与图8所示，本实施例提供一触控装置200，其包括一触控屏210以及两个物体检测器230。触控屏210是设置在触控装置200的一触控感应区220中。触控屏210包括多个感应元件211，而感应元件211包括数个第一轴向感应元件R1-R6以及数个第二轴向感应元件C1-C10。物体检测器230设置在触控装置200的触控感应区220之外的区域。触控屏210被划分为一感应子区221A、一感应子区221B、一感应子区221C、一感应子区221D、一感应子区221E、一感应子区221F、一感应子区221G以及一感应子区221H。值得说明的是，本实施例的触控装置200是设置有两个物体检测器230，用以提高物体检测器230的检测范围以及检测精确度，但并不以此为限。换句话说，在本发明的其他实施例中，可视单一物体检测器的检测范围以及触控装置的大小状况选择适合的物体检测器型态以及调整设置物体检测器的数量与位置，用以达到较适合的物体检测效果。如图7与图8所示，当一物体OB2以及一物体OB3触碰触控装置200时，通过物体检测器230可检测并判断物体OB2以及物体OB3是分别接近感应子区221F以及感应子区221C，进而可仅致动感应子区221F与感应子区221C中所对应的第一轴向感应元件R1-R6以及第二轴向感应元件C4-C8，而不需致动其他的第二轴向感应元件C，故可达到减少功耗的效果。本实施例的触控装置200除了物体检测器230的数量、触控感应区220的分割状况以及第一轴向感应元件R与第二轴向感应元件C的数目之外，其余的各部件特性、作动原理以及各触控感测方法与上述第一优选实施例相似，在此并不再赘述。值得说明的是，在本发明的其他实施例中，可视触控装置的大小、触控解析度、物体检测器的能力与数目等状况，调整触控感应区划分感应子区的数目与排列方式，用以达到较适合的触控感测效果。

请参考图9。图9所示为本发明第三优选实施例的触控装置的示意图。如图9所示，本实施例的触控装置300与上述第一优选实施例的触控装置100相异的地方在于，本实施例的触控装置300包括一触控屏310以及一物体检测器130。触控屏310包括多个感应元件311，而感应元件311包括多个第一轴向感应元件IRX与多个第二轴向感应元件IRY，用以提供触控定位功能。明确地说，触控屏310包括多个第一轴向感应元件IRX1-IRX6与多个第二轴向感应元件IRY1-IRY5互相交错设置。值得说明的是，本实施例的各第一轴向感应元件IRX可包括一发射器XA以及一接收器XB，各第二轴项感应元件IRY可包括一发射器YA以及一接收器YB。因此本实施例的触控屏310可通过各发射器XA与各发射器YA发出光线例如一红外线光，再通过各接收器XB与各接收器YB接收光线信号，进而使得触控装置300被触碰时，可利用检测触碰点位处光线信号被影响的状况而达到触控定位的效果。换句话说，本实施例的触控屏310可视为一光学式触控屏，但并不以此为限。本实施例的触控装置300除了触控屏310之外，其余的各部件特性、作动原理以及各触控感测方法与上述第一优选实施例相似，故在此并不再赘述。

请参考图10。图10所示为本发明第四优选实施例的触控装置的示意图。如图10所示，本实施例的触控装置400具有一触控感应区420，且触控装置400包括一触控屏410以及一物体检测器130。触控屏410是设置在触控装置400的触控感应区420中。触控屏410是被划分为多个感应子区421，且触控屏410包括多个感应元件411，用以提供触控定位功能。本实施例的触控装置400与上述第一优选实施例的触控装置100相异的地方在于，本实施例的各感应元件411优选是平均分布设置在触控屏410中而未彼此互相交错设置。此外，触控屏410可还包括多条导线412分别与各感应元件411相连，并可通过各导线412传输信号到各感应元件411用以进行触控定位。本实施例的触控装置400是依据以物体检测器130检测判定所得的感应子区421来决定只对哪一个感应子区421所对应的感应元件411作驱动，而不需致动其他的感应元件411。本实施例的触控屏410可以一自容(self capacitance)感测方式驱动，但并不以此为限。此外，本实施例的各感应元件411的形状优选为一三角形，但本发明并不以此为限而可视需要使用具有其他适合形状的感应元件411。本实施例的各感应子区421可配合各感应元件411而沿第二方向Y排列设置，但并不以此为限。本实施例的触控装置400除了触控屏410以及感应子区421的排列方式之外，其余的各部件特性、作动原理以及各触控感测方法与上述第一优选实施例相似，故在此并不再赘述。

请参考图11。图11所示为本发明第五优选实施例的触控装置的示意图。如图11所示，本实施例的触控装置500具有一触控感应区120，且触控装置500包括一触控屏510以及一物体检测器130。触控屏510是设置在触控装置500的触控感应区120中。触控屏510是被划分为多个感应子区121，且触控屏510包括多个感应元件511，用以提供触控定位功能。本实施例的触控装置500与上述第一优选实施例的触控装置100相异的地方在于，本实施例的各感应元件511优选是平均分布设置在触控屏510中而未彼此互相交错设置。此外，触控屏510还包括多条导线512分别与各感应元件511相连，并可通过各导线512传输信号到各感应元件511用以进行触控感测定位。本实施例的触控装置500是依据以物体检测器130检测判定所得的感应子区121来决定只对哪一个感应子区121所对应的感应元件511作驱动，而不需致动其他的感应元件511。本实施例的触控屏510可以自容感测方式驱动，但并不以此为限。本实施例的各感应元件511的形状优选为一矩形，但本发明并不以此为限而可视需要使用具有其他适合形状的感应元件511。本实施例的触控装置500除了触控屏510之外，其余的各部件特性、作动原理以及各触控感测方法与上述第四优选实施例相似，故在此并不再赘述。

综合以上所述，本发明的触控装置是利用物体检测器检测外在物体接近与触碰触控装置的状况，用以判定是否需致动位在触控感应区内的触控屏，故可使触控屏在未有物体触碰时维持在一省电状态。此外，还利用物体检测器判断外在物体所接近的感应子区，借此可以分区的方式来致动触控屏，进而达到降低驱动集成电路的功耗或提高触控装置的回报频率的效果。

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 (13)

1.一种触控装置，其特征在于，具有一触控感应区，该触控装置包括：

一触控屏，设置在该触控装置的该触控感应区中，其中该触控屏被划分为多个感应子区，且该触控屏包括多个感应元件，用以提供触控定位功能；以及

至少一物体检测器，设置在该触控感应区之外，且该物体检测器是用以检测是否有物体接近该触控装置并判断该物体所接近的该感应子区，借以致动该物体所接近的该感应子区中对应的该感应元件。

2.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，还包括一控制器，分别与该触控屏以及该物体检测器电连结，其中该控制器是用以将该触控屏划分为该多个感应子区，且该控制器是用以接收该物体检测器所传出的一物体检测接收信号，用以致动其中一该感应子区中对应的该感应元件。

3.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该多个感应元件包括多个第一轴向感应元件以及多个第二轴向感应元件。

4.如权利要求3所述的触控装置，其特征在于，该多个第一轴向感应元件与该多个第二轴向感应元件交错设置，且各该感应子区具有至少一该第一轴向感应元件与该第二轴向感应元件交错的区域。

5.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该触控屏包括电容式触控屏或光学式触控屏。

6.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该物体检测器包括超声波物体检测器或影像物体检测器。

7.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该多个感应子区是排列为一个m×n的矩阵，m与n分别为一自然数，且m与n其中至少一种是大于或等于2。

8.一种触控装置触控装置的触控感测方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1所述的触控装置；

利用该物体检测器检测是否有物体接近该触控装置；

利用该物体检测器判断该物体所接近的该感应子区；以及致动该物体所接近的该感应子区中对应的该感应元件。

9.如权利要求8所述的触控装置的触控感测方法，其特征在于，还包括利用该物体检测器判断接近该触控装置的该物体是否为一有效触碰物体，再决定是否利用该物体检测器判断该物体所接近的该感应子区。

10.如权利要求8所述的触控装置的触控感测方法，其特征在于，该触控装置还包括一控制器，该控制器是分别与该触控屏以及该物体检测器电连结，该物体检测器将一物体检测接收信号传回该控制器，再由该控制器判断用以决定是否发出一触控驱动信号到该触控屏。

11.如权利要求10所述的触控装置的触控感测方法，其特征在于，该触控驱动信号是用以致动该物体所接近的该感应子区中对应的该感应元件。

12.如权利要求10所述的触控装置的触控感测方法，其特征在于，还包括利用该控制器将一触控接收信号传到一显示板的一显示控制器。

13.如权利要求8所述的触控装置的触控感测方法，其特征在于，还包括利用该物体检测器检测接近该触控装置的该物体与该触控装置间的一距离的状况。

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