[发明专利]触控感测装置及触控感测设备以及其触控感测方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种触控感测装置、触控感测设备以及其触控感测方法，且特别是有关于一种在闲置状态和主动状态下转变的触控感测装置、触控感测设备以及其触控感测方法。

背景技术

触控感测设备的使用已经相当普及，触控感测设备依感应原理大致可分电阻式、电容式、超音波式、光学(红外线)式等。其中，电容式触控屏幕的材质因为使用玻璃贴合，具有透光度较高的特性。此外，电容式触控感测设备中的透明导电膜(Indium tin oxide，简称为ITO)材质也具有较高的耐用性，因此电容式触控感测设备的使用也越来越广泛。

简单来说，电容式触控感测设备的工作原理是：利用透明电极与人体之间的静电结合所产生的电容变化，从所产生的诱导电流来检测触控点的座标(位置)。当使用者的手指碰触于触控感测设备表面时，由于人的皮肤是会导电的，所以使用者的按压将使透明电极与透明电极之间的互容产生变化。而这些电性的变化在传送至触控感测装置后，触控感测装置便可以计算出触控点的位置资讯。

电容式触控感测设备取得触控位置的感应方式，可以根据感应电容的种类而区分为：自容式(Self Capacitance)计算方式，以及互容式(Mutual Capacitance)计算方式。两者差异为：自容式感测的标的是整条X或Y轴方向电极所产生的电容值变化，而互容式感测的标的则是针对电极与电极之间的电极重迭区所形成的电容值变化。

请参照图1A，其是一双层电容式触控感测设备利用不同方向的电极间，所形成的互容而感测触控点位置的示意图。电容式触控感测设备的第一平面与第二平面均设置了多个透明电极，而两个平面之间设有介电层(dielectric layer)，用来形成电极间的互容。

根据图1A所绘示，在第一平面上设置了十二个沿着水平方向(X方向)延伸而彼此平行的透明电极(X1～X12)；而第二平面也设置了八个沿着垂直方向(Y方向)延伸而彼此平行的透明电极(Y1～Y8)。其中，水平方向(X方向)的透明电极与垂直方向(Y方向)的透明电极藉由介电层彼此隔绝而未相互接触。

每一个X方向的透明电极与Y方向的透明电极之间，均形成互容Csignal，因此，在第1A图中，共有12*8＝96个在电极重迭区所形成的互容Csignal可以被用来感测触控点的位置。举例来说，透明电极X1与透明电极Y1之间的电极重迭区为P11，在电极重迭区P11上有一个互容。同理，电极重迭区P22上的互容由透明电极X2与透明电极Y2所形成。

请参见图1B，其是已知技术以互容方式实现电容式触控感测设备时，对于水平方向的驱动电极依序施以驱动电压的波形图。为了便于说明，此处假设X方向的透明电极(X1～X12)为驱动电极，根据触控感测装置的控制而依序驱动。

亦即，假设驱动电压为3伏特，则驱动X方向的透明电极的方式为：分别对各个X1、X2、…X12电极施加3伏特的电压，当透明电极X1被驱动时，其余X方向的透明电极并不会提供驱动电压。同理，对于其他驱动电极而言，当其中一个X方向的透明电极被驱动时，其余X方向的透明电极便不会被驱动。

另一方面，Y方向的透明电极(Y1～Y8)则为感测电极，其用途为感测互容是否发生变化。简单来说，在触控感测设备并未被按压时，由感测电极所感测到的电压电位会与被按压的时候的电压电位不同。关于感测电极所感测到的电压电位与触控点、互容之间的关系可参见图1C的说明。

请参见图1C，其针对透明电极X1、Y1所形成电极重迭区上的互容，进行电压驱动与电压感测的示意图。位于Y方向的感测电极Y1与一个参考电压Vref分别连接至一个放大器的负向输入端与正向输入端。在放大器的负向输入端与输出端之间有一个事先选定而已知电容值的回授电容Cfb。在X方向上的驱动电极X1与感测电极Y1之间存在着互容Csignal，而互容Csignal的电容值会因为触控点的存在与否而改变。此外，输出电压Vout则可连接至模拟数字转换器(Analog to Digital Converter，简称为ADC)来进行电压的量测。

根据图1B可以得知，X方向的驱动电极会在扫描的过程中，轮流被施加一个3伏特的电压。以电极重迭区P11为例，当驱动电极X1被驱动时，若对感测电极Y1进行电压感测，则Y1的电压电位将随着互容Csignal值的变小而改变。