專(zhuān)利名稱(chēng)：物體位置檢測(cè)裝置與方法及應(yīng)用該裝置的圖像顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物體位置檢測(cè)裝置與方法及應(yīng)用該物體位置檢測(cè)裝置的圖像顯
示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著便攜式電子產(chǎn)品的體積日益縮小，同時(shí)具有輸入功能與顯示功能的觸控面 板顯示器(touch panel display)便開(kāi)始被大量使用在此類(lèi)裝置上，例如移動(dòng)電話手機(jī) (mobile phone)、個(gè)人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant)及智能型手機(jī)(Smart phone)。請(qǐng)參見(jiàn)圖l，其為一觸控面板顯示器模塊的構(gòu)造示意圖，主要由透明的觸控面板 (touch panel)10以及一平面顯示器11所搭配組成。而圖中所繪的透明觸控面板(touch panel) 10為常見(jiàn)的電阻式觸控面板的構(gòu)造示意圖，其主要由提供有固定電壓差的透明導(dǎo)體 薄膜101以及透明導(dǎo)體基板102所組成，中間再由球狀的間隔體(spacer) 103來(lái)隔開(kāi)。而 借助手指或觸控筆(stylus)去觸碰上層的透明導(dǎo)體薄膜101所產(chǎn)生的形變來(lái)與下層的透 明導(dǎo)體基板102接觸，進(jìn)而產(chǎn)生代表接觸點(diǎn)位置的兩個(gè)模擬電壓值，然后經(jīng)由模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器104來(lái)將所述多個(gè)模擬電壓值轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再傳到后端微處理器105進(jìn)行運(yùn)算處理 來(lái)取得接觸點(diǎn)位置的(X，Y)坐標(biāo)，最后達(dá)到定位的目地。 而由于上述電阻式觸控面板結(jié)構(gòu)中的透明導(dǎo)體薄膜101被嚴(yán)重刮傷時(shí)將會(huì)形成 斷路，而造成觸控面板無(wú)法正常動(dòng)作。另外，光學(xué)特性不佳以及觸控靈敏度低都是電阻式觸 控面板難以改善的技術(shù)缺陷，為此，如圖2(a)和圖2(b)所示的電容式觸控面板2便開(kāi)始被 發(fā)展出來(lái)并廣泛應(yīng)用于各類(lèi)產(chǎn)品，其主要是利用基板21上兩組正交排列的透明電極22與 23與人體之間的靜電結(jié)合所產(chǎn)生的電容變化，然后利用X軸傳感器26與Y軸傳感器28來(lái) 分別進(jìn)行感測(cè)，然后再利用運(yùn)算單元29來(lái)完成按壓點(diǎn)的X， Y坐標(biāo)及代表壓力值的Z值的運(yùn) 算。為了能改善不耐刮傷的特性，電容式觸控面板在最外層設(shè)置了一二氧化硅硬化處理層 20，至于其他相關(guān)內(nèi)容可參見(jiàn)第5914465號(hào)美國(guó)專(zhuān)利的說(shuō)明。 而上述電容式觸控面板通常僅設(shè)計(jì)成利用手指來(lái)進(jìn)行觸控，而無(wú)法同時(shí)有效地 提供給觸控筆(stylus)進(jìn)行觸控。原因是觸控筆(stylus)的接觸點(diǎn)比起手指相對(duì)小很 多，因此上述正交排列的透明電極22與23的間距必須相當(dāng)密集才能準(zhǔn)確地感測(cè)到觸控筆 (stylus)接觸點(diǎn)的位置。但如此一來(lái)，由電容式觸控面板2連接至X軸傳感器26與Y軸傳 感器28的接腳數(shù)將大幅增加，造成需要足夠空間來(lái)設(shè)置接腳導(dǎo)致制造成本上揚(yáng)，而且會(huì)造 成感測(cè)掃描時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。另外，即使是僅設(shè)計(jì)成利用手指來(lái)進(jìn)行觸控的電容式觸控面板，其上 正交排列的透明電極22與23本身的寬度過(guò)大也會(huì)影響使用者觀看顯示內(nèi)容的觀感，因?yàn)?過(guò)寬的電極容易被使用者目視而影響圖像品質(zhì)。而如何改善上述諸多技術(shù)缺陷，便為發(fā)展 本發(fā)明的主要目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種物體位置檢測(cè)裝置，以改善上述技術(shù)缺陷。
本發(fā)明為一種物體位置檢測(cè)裝置，其包含一觸控膜，提供一物體置放其上；一第 一電極組，設(shè)于該觸控膜下方，包含有多個(gè)彼此平行且沿一第一方向延伸的第一電極，其中 每個(gè)第一電極根據(jù)該物體的接近而分別產(chǎn)生電容值的變化；一第二電極組，設(shè)于該觸控膜 下方，包含有多個(gè)彼此平行且沿一第二方向延伸的第二電極，其中每個(gè)第二電極根據(jù)該物 體的接近而分別產(chǎn)生電容值的變化；以及一感測(cè)運(yùn)算電路，電連接于該第一電極組及該第 二電極組，其用以感測(cè)出該第一電極組中的n個(gè)相鄰電極相接后的多個(gè)第一等效電容值以 及該第二電極組中的m個(gè)相鄰電極相接后的多個(gè)第二等效電容值，進(jìn)而可根據(jù)所述多個(gè)第 一、第二等效電容值而運(yùn)算出該物體的一位置信息。 本發(fā)明的另一方面為一種物體位置檢測(cè)方法，應(yīng)用于一物體位置檢測(cè)裝置上，該 檢測(cè)裝置包含一觸控膜、一第一電極組及一第二電極組，該檢測(cè)方法包含下列步驟提供一 物體置放于該觸控膜上；感測(cè)出該觸控膜下該第一電極組中多組n條相鄰且平行的第一電 極相接后的多個(gè)第一等效電容值；感測(cè)出該觸控膜下該第二電極組中多組m條相鄰且平行 的第二電極相接后的多個(gè)第二等效電容值；以及根據(jù)所述多個(gè)第一、第二等效電容值而運(yùn) 算出該物體的一第一位置信息。 根據(jù)上述構(gòu)想，本發(fā)明所述的物體位置檢測(cè)方法，其中還包含下列步驟感測(cè)出該 觸控膜下該第一電極組中每組n條相鄰且平行的第一電極中同樣相對(duì)位置電極相接后的 多個(gè)第三等效電容值；感測(cè)出該觸控膜下該第二電極組中每組m條相鄰且平行的第二電極 中同樣相對(duì)位置電極相接后的多個(gè)第四等效電容值；根據(jù)所述多個(gè)第三、第四等效電容值 而運(yùn)算出該物體的一第二位置信息；以及根據(jù)該第一位置信息與該第二位置信息而運(yùn)算出 該物體的一第三位置信息。 本發(fā)明的再一方面可為一種圖像顯示系統(tǒng)，包括整合有上述的該物體位置檢測(cè) 裝置的一顯示面板；以及一電源供應(yīng)器，耦接至前述顯示面板并提供電源至前述顯示面板。
本發(fā)明可準(zhǔn)確地感測(cè)到觸控筆(stylus)接觸點(diǎn)的位置，又改善了呈正交排列的 電極31、32因?qū)挾冗^(guò)大而影響使用者觀感的問(wèn)題。


本發(fā)明得借助下列附圖及說(shuō)明，獲得一更深入的了解 圖l，其為一觸控面板顯示器模塊的構(gòu)造示意圖。 圖2(a)和圖2(b)，其為一現(xiàn)有電容式觸控面板的構(gòu)造示意圖與功能方框示意圖。 圖3，其為本發(fā)明提出的電容式觸控面板的俯視透視圖。 圖4(a)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)方法流程圖。 圖4(b)和圖4(c)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)裝置的一實(shí)例示意圖。 圖5(a)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)方法的另一流程示意圖。 圖5(b)和圖5(c)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)裝置的另一實(shí)例示意 圖。 圖5(d)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)裝置的再一實(shí)例示意圖。 圖6，其為應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)手段所完成的另一實(shí)施例的圖像顯示系統(tǒng)示意圖。 圖7，其為本發(fā)明提出的電容式觸控面板的另一實(shí)施例的俯視透視圖。 其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
10觸控面板 101透明導(dǎo)體薄膜 103間隔體 105微處理器 20 二氧化硅硬化處理層 22、23透明電極 28Y軸傳感器 30、70觸控膜 4、5、6感測(cè)運(yùn)算電路 48、58、68第一切換開(kāi)關(guān)組 471、571、671第一感測(cè)線 46、56、66控制電路 49手指 600圖像顯示系統(tǒng) 500電源供應(yīng)器
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參見(jiàn)圖3，其為本發(fā)明提出的電容式觸控面板的俯視透視圖，觸控膜30的下方 設(shè)有第一電極組與第二電極組，第一電極組包含有多個(gè)彼此平行且沿一第一方向延伸的第 一電極31，第二電極組包含有多個(gè)彼此平行且沿一第二方向延伸的第二電極32，其中每個(gè) 電極都可根據(jù)該物體的接近而分別產(chǎn)生電容值的變化。本發(fā)明第一電極31、第二電極32的 線寬加上間距的長(zhǎng)度L控制在0. 5mm至2mm，如此一來(lái)，除了能改善呈正交排列的電極31、 32因?qū)挾冗^(guò)大而影響使用者觀感的問(wèn)題，又可準(zhǔn)確地感測(cè)到觸控筆(stylus)接觸點(diǎn)的位 置。另外，為能改善現(xiàn)有手段中接腳數(shù)大幅增加的技術(shù)缺陷，本發(fā)明還發(fā)展出如下技術(shù)。
請(qǐng)參見(jiàn)圖4(a)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)方法流程圖，可應(yīng)用于上 述的電容式觸控面板上，首先，提供一物體(例如一手指49)置放于該觸控膜30上，見(jiàn)步驟 401，接著，將該第一電極組中的所有第一電極分成多組，每組由n條相鄰且平行的第一電 極所構(gòu)成，用以分別感測(cè)出該第一 電多組，每組由n條相鄰且平行的第一 電極所構(gòu)成，用以 分別感測(cè)出該第一電極組中每一組n條相鄰且平行的第一電極相接后的等效電容值，見(jiàn)步 驟402，另外，也將該第二電極組的所有第二電極分成多組，每組由m條相鄰且平行的第二 電極所構(gòu)成，用以分別感測(cè)出該第二電極組中每一組m條相鄰且平行的第二電極相接后的 等效電容值，見(jiàn)步驟403，其中n、m為整數(shù)，且n〉 l，m> 1。最后，根據(jù)所述多個(gè)第一、第二 等效電容值便可運(yùn)算出代表該物體于該觸控膜30上坐標(biāo)的第一位置信息，見(jiàn)步驟404。
圖4(b)和圖4(c)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)裝置的一實(shí)例示意圖。 為能更清楚說(shuō)明上述方法，可利用圖4(b)所示的一實(shí)例示意圖來(lái)進(jìn)行了解，其中是以n = m = 3為例(數(shù)字可以依線寬、間距及手指接觸面積等尺寸來(lái)進(jìn)行調(diào)整)，因此依序檢測(cè)該 第一電極組與第二電極組中皆以每3條相鄰且平行的電極相接后所構(gòu)成的各電極集合(如 圖中所示的X1、X2、Y1、Y2等等)的等效電容值，如此便可以3*3方框?yàn)樽钚挝粊?lái)檢測(cè)到 手指49于該觸控膜30上的位置坐標(biāo)。在其他實(shí)施例中n、m可以不相等。
11平面顯示器
102透明導(dǎo)體基板
104模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
2電容式觸控面板
21基板 26X軸傳感器
29運(yùn)算單元 31、310 315、71第一電極 32、72第二電極
480 485、580 585、680 685切換開(kāi)關(guān) 472、572、672第二感測(cè)線 45、55、65運(yùn)算電路
59觸控筆尖端
60液晶顯示器
7
再請(qǐng)參見(jiàn)圖4(c)，其為本發(fā)明為能有效率地讀取上述Xl、X2、Yl、Y2等電極集合的 等效電容值所發(fā)展出來(lái)的感測(cè)運(yùn)算電路4，其包括運(yùn)算電路45及電極切換模塊，其中電極 切換模塊包括第一、第二切換開(kāi)關(guān)組及控制電路46。為求簡(jiǎn)潔，圖中僅表示出第一電極組的 部分第一電極310 315，而相對(duì)應(yīng)該第一電極組而設(shè)有第一切換開(kāi)關(guān)組48，其中包含有多 個(gè)切換開(kāi)關(guān)，圖中只示出部分切換開(kāi)關(guān)480 485，其中每個(gè)切換開(kāi)關(guān)的第一端一對(duì)一的電 連接至該第一電極組中的相對(duì)應(yīng)電極，而每個(gè)切換開(kāi)關(guān)的第二端共同并接至一第一感測(cè)線 471，且每個(gè)切換開(kāi)關(guān)受一控制電路46的控制而改變其第一端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀 態(tài)，用以依序?qū)⑾鄬?duì)應(yīng)該第一電極組中的3個(gè)相鄰電極(例如圖中的電極310、311、312)的 3個(gè)切換開(kāi)關(guān)(例如圖中的切換開(kāi)關(guān)480、481、482)同時(shí)導(dǎo)通而于該第一感測(cè)線471上產(chǎn) 生3個(gè)相鄰電極相接后的第一等效電容值，至于第二感測(cè)線472上的第二等效電容值則是 由相對(duì)應(yīng)該第二電極組而設(shè)有第二切換開(kāi)關(guān)組(本圖未示出)所提供，其連接方法與該第 一電極組及第一切換開(kāi)關(guān)組48相同，故不再贅述。最后經(jīng)由電連接于該第一感測(cè)線471與 第二感測(cè)線472的運(yùn)算電路45，根據(jù)該第一感測(cè)線471與該第二感測(cè)線472依序送出的所 述多個(gè)第一、第二等效電容值信息，便可運(yùn)算出該物體(手指49)于觸控膜上的一具有X、Y 軸坐標(biāo)的位置信息。如此一來(lái)，本發(fā)明裝置可用線寬夠細(xì)而不會(huì)影響觀感的電極來(lái)感測(cè)到 觸控膜上手指大小的物體位置。 圖5(a)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)方法的另一流程示意圖。接著，若
是要能進(jìn)一步準(zhǔn)確地感測(cè)到觸控筆(stylus)接觸點(diǎn)的位置，則需進(jìn)行如圖5(a)所示的方
法流程圖，首先，提供一物體(例如一觸控筆尖端59)置放于該觸控膜30上，見(jiàn)步驟501，接
著，將第一電極組的所有第一電極分成多組，每組由n條相鄰且平行的第一電極所構(gòu)成，用
以分別感測(cè)出該第一電極組中每一組n條相鄰且平行的第一電極相接后的多個(gè)第一等效
電容值，見(jiàn)步驟502，另外，也將第二電極組的所有第二電極分成多組，每組由m條相鄰且平
行的第二電極所構(gòu)成，用以分別感測(cè)出第二電極組中每一組m條相鄰且平行的第二電極相
接后的第二等效電容值，見(jiàn)步驟503，其中n、m為整數(shù)，且n〉 l，m> 1。最后，根據(jù)所述多
個(gè)第一、第二等效電容值便可運(yùn)算出代表該物體于該觸控膜30上坐標(biāo)的第一位置信息，見(jiàn)
步驟504，而上述步驟與圖4(a)基本上是一樣的。接著，再分別感測(cè)出該觸控膜30下該第
一電極組中每組n條相鄰且平行的第一電極中同樣相對(duì)位置電極相接后的多個(gè)第三等效
電容值，見(jiàn)步驟505，以及分別感測(cè)出該觸控膜30下該第二電極組中每組m條相鄰且平行的
第二電極中同樣相對(duì)位置電極相接后的多個(gè)第四等效電容值，見(jiàn)步驟506，然后，根據(jù)所述
多個(gè)第三、第四等效電容值而運(yùn)算出該物體的一第二位置信息，見(jiàn)步驟507，最后，再根據(jù)該
第一位置信息與該第二位置信息而運(yùn)算出該物體的一第三位置信息，見(jiàn)步驟508。 圖5(b)和圖5(c)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)裝置的另一實(shí)例示意
圖。為能更清楚說(shuō)明上述方法，可利用圖5(b)所示的實(shí)例示意圖來(lái)進(jìn)行了解，其中以n二m
=3為例，因此分別檢測(cè)該第一電極組中每組3條相鄰且平行的第一電極中同樣相對(duì)位置
電極相接后的多個(gè)第三等效電容值，例如圖中所示每組中的第一條電極所并聯(lián)形成的X第
一線、第二條電極所并聯(lián)形成的X第二線以及第三條電極所并聯(lián)形成的X第三線，以及分別
檢測(cè)該第二電極組中每組3條相鄰且平行的第二電極中同樣相對(duì)位置電極相接后的多個(gè)
第四等效電容值，例如圖中所示每組中的第一條電極所并聯(lián)形成的Y第一線、第二條電極
所并聯(lián)形成的Y第二線以及第三條電極所并聯(lián)形成的Y第三線，然后，根據(jù)所述多個(gè)第三、第四等效電容值便可運(yùn)算出代表該物體在3*3方框中的坐標(biāo)的第二位置信息，最后，再根 據(jù)該第一位置信息與該第二位置信息進(jìn)行交集運(yùn)算，便可得出如圖中所示，代表觸控筆尖 端59于該觸控膜30上精確X、 Y坐標(biāo)的第三位置信息。以n = m = 3為例，經(jīng)過(guò)步驟504 所運(yùn)算出的第一位置信息可在觸控膜30中定義出某一個(gè)3*3方框，而步驟507所找到的第 二位置信息則是3*3方框中的一特定位置，因此，步驟508中便再根據(jù)該第一位置信息與該 第二位置信息進(jìn)行交集運(yùn)算，進(jìn)而得到代表觸控筆尖端59于該觸控膜30上的精確坐標(biāo)的 第三位置信息。當(dāng)然，得到第一位置信息與第二位置信息的順序并不會(huì)影響第三位置信息 的正確性，因此兩者的運(yùn)算順序也可以對(duì)調(diào)。在其他實(shí)施例中n、m可以不相等。
而根據(jù)上述方法所分別感測(cè)出的第一、第二、第三或第四等效電容值的電容總量 便可判定該觸控物體是大面積物體還是小面積物體。舉例說(shuō)明，例如本發(fā)明方法是先檢 測(cè)〃 大范圍位置〃 的第一、第二等效電容值，而利用檢測(cè)〃 大范圍位置〃 所得到的所有第 一、第二等效電容值的加總所構(gòu)成的電容總量來(lái)與一閾值進(jìn)行比較，若電容總量比閾值大， 則判定為是大面積物體(例如手指)，反之，當(dāng)電容總量比閾值小，則判定為是小面積物體 (例如觸控筆)。 因此，在測(cè)量第一位置信息的步驟后加入上述判定該觸控物體面積的步驟，便可 有效判斷出該觸控物體是大面積物體還是小面積物體，若是大面積物體時(shí)，則于第一位置 信息被測(cè)出后，不用再進(jìn)行后續(xù)第二位置信息的檢測(cè)，便可直接利用第一位置信息來(lái)當(dāng)作 大面積物體的所在位置。但若是小面積物體時(shí)，則于第一位置信息被測(cè)出后，再接著進(jìn)行 后續(xù)第二位置信息的檢測(cè)，然后交集出小面積物體于該觸控膜上的精確坐標(biāo)的第三位置信 息。 另外，本發(fā)明方法也可先檢測(cè)〃 小范圍位置〃 的第三、第四等效電容值，利用檢 測(cè)〃 小范圍位置〃 所得到的所有第三、第四等效電容值的加總所構(gòu)成的電容總量來(lái)與另一 閾值進(jìn)行比較，若電容總量比閾值大，則判定為是大面積物體(例如手指)，反之，當(dāng)電容總 量比閾值小，則判定為是小面積物體(例如觸控筆)。而在測(cè)量第二位置信息的步驟后加入 上述判定該觸控物體面積的步驟，也是可有效判斷出該觸控物體是大面積物體還是小面積 物體，但不管是大面積物體還是小面積物體，于第二位置信息被測(cè)出后，還是再進(jìn)行后續(xù)第 一位置信息的檢測(cè)，只是該觸控物體是大面積物體便可直接利用第一位置信息來(lái)當(dāng)作大面 積物體的所在位置。但若是小面積物體時(shí)，則需利用第一位置信息與第二位置信息來(lái)交集 出小面積物體于該觸控膜上的精確坐標(biāo)的第三位置信息。 再請(qǐng)參見(jiàn)圖5 (c)，其為本發(fā)明為能有效率地讀取上述XI 、 X2、 Yl 、 Y2、 X第一線至X 第三線及Y第一線至Y第三線等等的等效電容值所發(fā)展出來(lái)的感測(cè)運(yùn)算電路5的第一實(shí)施 例功能方框示意圖，感測(cè)運(yùn)算電路5包括運(yùn)算電路55及電極切換模塊，其中電極切換模塊 包括第一、第二切換開(kāi)關(guān)組及控制電路56。為求簡(jiǎn)潔，圖中同樣僅表示出第一電極組的部分 第一電極310 315，而相對(duì)應(yīng)該第一電極組而設(shè)有一第一切換開(kāi)關(guān)組58，其中包含有多個(gè) 切換開(kāi)關(guān)，圖中只示出部分切換開(kāi)關(guān)580 585，其中每個(gè)切換開(kāi)關(guān)的第一端一對(duì)一電連接 至該第一電極組中的相對(duì)應(yīng)電極，而每個(gè)切換開(kāi)關(guān)的第二端共同并接至一第一感測(cè)線571， 且每個(gè)切換開(kāi)關(guān)受一控制電路56的控制而改變其第一端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀態(tài)。
而在本實(shí)施例的第一狀態(tài)中，控制電路56先依序?qū)⑾鄬?duì)應(yīng)該第一 電極組中的3個(gè) 相鄰電極(例如圖中的電極310、311、312)的3個(gè)切換開(kāi)關(guān)(例如圖中的切換開(kāi)關(guān)580、581、582)同時(shí)導(dǎo)通而于該第一感測(cè)線571上產(chǎn)生3個(gè)相鄰電極相接后的第一等效電容值，至于 第二感測(cè)線572上的第二等效電容值則是由相對(duì)應(yīng)該第二電極組而設(shè)有第二切換開(kāi)關(guān)組 (本圖未示出)所提供，其連接方法與該第一電極組及第一切換開(kāi)關(guān)組48相同，故不再贅 述。最后經(jīng)由電連接于該第一感測(cè)線571與第二感測(cè)線572的運(yùn)算電路55，根據(jù)該第一感 測(cè)線571與該第二感測(cè)線572依序送出的所述多個(gè)第一、第二等效電容值信息，便可運(yùn)算出 一范圍(本例是3*3方框?yàn)榛締挝?，?dāng)然也可以利用控制電路56改變成2*2或4*4)的 具有X、 Y軸坐標(biāo)的第一位置信息。 另外，在本實(shí)施例的第二狀態(tài)中，控制電路56依序?qū)⑾鄬?duì)應(yīng)該第一電極組中的每 3個(gè)相鄰電極的相同位置的切換開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通而于該第一感測(cè)線571上產(chǎn)生多個(gè)電極相接 后的第三等效電容值，以本例來(lái)說(shuō)，便分別是電極310、313、…等電極相接后的等效電容值、 電極311、314、…等電極相接后的等效電容值以及電極312、315、…等電極相接后的等效 電容值。至于第二感測(cè)線572上的第四等效電容值則是由相對(duì)應(yīng)該第二電極組而設(shè)有第二 切換開(kāi)關(guān)組(本圖未示出)所提供，其控制方法與上述相同，故不再贅述。最后經(jīng)由電連接 于該第一感測(cè)線571與第二感測(cè)線572的運(yùn)算電路55，根據(jù)該第一感測(cè)線571與該第二感 測(cè)線572依序送出的所述多個(gè)第三、第四等效電容值信息，便可運(yùn)算出較上述范圍小(本例 是3*3方框?yàn)榛締挝?的X、Y軸坐標(biāo)的第二位置信息。最后，運(yùn)算電路55便可再根據(jù)該 第一位置信息與該第二位置信息進(jìn)行交集運(yùn)算，進(jìn)而得到代表觸控筆59于該觸控膜30上 的精確X、 Y軸坐標(biāo)的第三位置信息。 圖5(d)，其為本發(fā)明所發(fā)展出來(lái)的物體位置檢測(cè)裝置的再一實(shí)例示意圖。再請(qǐng)參 見(jiàn)圖5(d)，其為感測(cè)運(yùn)算電路6的功能方框示意圖，感測(cè)運(yùn)算電路6包括運(yùn)算電路65及電 極切換模塊，其中電極切換模塊包括第一、第二切換開(kāi)關(guān)組及控制電路66。為求簡(jiǎn)潔，圖中 同樣僅表示出第一電極組的部分第一電極310 315，而相對(duì)應(yīng)該第一電極組而設(shè)有一第 一切換開(kāi)關(guān)組68，其中包含有多個(gè)切換開(kāi)關(guān)，圖中只示出部分切換開(kāi)關(guān)680 685，其中每 個(gè)切換開(kāi)關(guān)的第一端一對(duì)一電連接至該第一電極組中的相對(duì)應(yīng)電極，而每個(gè)切換開(kāi)關(guān)的第 二端共同并接至一第一感測(cè)線671，且每個(gè)切換開(kāi)關(guān)受一控制電路66的控制而改變其第一 端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀態(tài)。 而在本實(shí)施例的第一狀態(tài)中與第二狀態(tài)中，每個(gè)切換開(kāi)關(guān)的動(dòng)作與前一個(gè)實(shí)施例 無(wú)異，不同處僅在于控制電路66與第一切換開(kāi)關(guān)組68及第二切換開(kāi)關(guān)組(本圖未示出) 的接線方式稍有變化，而由于第二切換開(kāi)關(guān)組與第一切換開(kāi)關(guān)組的概念一致，故于本圖中 并未重復(fù)畫(huà)出，僅以第一切換開(kāi)關(guān)組68及其相關(guān)電極來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。而本實(shí)施例的控制電路 66的輸出接腳主要分成兩部分，其中第一部分為圖中所示的X1、 X2(相對(duì)于第二切換開(kāi)關(guān) 組的Y1、Y2則于圖中未示出)，用以于第一狀態(tài)中來(lái)對(duì)切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通與切斷的切換，而 第二部分則為X第一線至X第三線(相對(duì)于第二切換開(kāi)關(guān)組的Y第一線至Y第三線圖中未 示出)，用以于第二狀態(tài)中來(lái)對(duì)切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行導(dǎo)通與切斷的切換。而本例接法可以較節(jié)省 控制電路的接腳數(shù)，至于該第一感測(cè)線671、第二感測(cè)線672與運(yùn)算電路65的連接關(guān)系與 動(dòng)作皆與前一實(shí)施例沒(méi)有不同，故不再贅述。至于上述感測(cè)運(yùn)算電路4、5、6以及其中所包 含的第一切換開(kāi)關(guān)組48、58、68、切換開(kāi)關(guān)480 485、580 585、680 685、控制電路46、 56、66及運(yùn)算電路45、55、65皆可以用半導(dǎo)體制造工藝來(lái)整合于集成電路芯片中。
再請(qǐng)參見(jiàn)圖6所示，其為為應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)手段所完成的另一實(shí)施例的圖像顯示系統(tǒng)示意圖。在本實(shí)施例中，主要是揭示一圖像顯示系統(tǒng)600，其可包括一液晶顯示器60以 及一電源供應(yīng)器500。其中該液晶顯示器60可整合有上述圖3、圖4(c)、圖5(c)或圖5(d) 中的電容式觸控面板而成為一觸控顯示器，而該電源供應(yīng)器500耦接至液晶顯示器60以提 供電能至液晶顯示器60。至于該圖像顯示系統(tǒng)600可以是手機(jī)、數(shù)字相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、 筆記本電腦、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、電視、全球定位系統(tǒng)(GPS)、車(chē)用顯示器、航空用顯示器、數(shù)字相框 (Digital Photo Frame)或便攜式DVD放映機(jī)等裝置中的任一種。至于本發(fā)明電容式觸控 面板中的第一電極與第二電極的形狀并非一定要為菱形，如圖7觸控膜70中所示的條狀結(jié) 構(gòu)來(lái)完成的第一電極71與第二電極72也是可以的。另外，本發(fā)明技術(shù)手段可轉(zhuǎn)用至其他 種類(lèi)的顯示面板上，例如以有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode， OLED)完成 的顯示面板。故本發(fā)明得由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可做出各種修改，然而皆不脫如所附權(quán)利 要求書(shū)所欲保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種物體位置檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)一物體的位置，其包含一觸控膜；一第一電極組，設(shè)于該觸控膜下方，包含有多個(gè)彼此平行且沿一第一方向延伸的第一電極，其中每個(gè)該第一電極根據(jù)該物體接近該觸控膜而分別產(chǎn)生電容值的變化；一第二電極組，設(shè)于該觸控膜下方，包含有多個(gè)彼此平行且沿一第二方向延伸的第二電極，其中每個(gè)該第二電極根據(jù)該物體接近該觸控膜而分別產(chǎn)生電容值的變化；以及一感測(cè)運(yùn)算電路，電連接于該第一電極組與該第二電極組，其用以感測(cè)出該第一電極組中的n個(gè)相鄰該第一電極相接后的多個(gè)第一等效電容值以及該第二電極組中的m個(gè)相鄰該第二電極相接后的多個(gè)第二等效電容值，進(jìn)而可根據(jù)所述多個(gè)第一、第二等效電容值而運(yùn)算出該物體的一位置信息，其中n、m為整數(shù)，且n＞1，m＞1。
2. 如權(quán)利要求1所述的物體位置檢測(cè)裝置，其中該第一電極組與該第二電極組包括透 光導(dǎo)體材料或一般導(dǎo)體材料，而該觸控膜包括絕緣材料，且該第一方向與該第二方向?yàn)檎?交。
3. 如權(quán)利要求1所述的物體位置檢測(cè)裝置，其中該感測(cè)運(yùn)算電路包含 一電極切換控制模塊，電連接于該第一電極組與該第二電極組，用以依序?qū)⒃摰谝浑姌O組中的n個(gè)相鄰該第一電極并聯(lián)而產(chǎn)生所述多個(gè)第一等效電容值并通過(guò)一第一感測(cè)線 輸出，以及依序?qū)⒃摰诙姌O組中的m個(gè)相鄰該第二電極并聯(lián)而產(chǎn)生所述多個(gè)第二等效電 容值并通過(guò)一第二感測(cè)線輸出；以及一運(yùn)算電路，電連接于該第一感測(cè)線與該第二感測(cè)線，其根據(jù)該第一感測(cè)線與該第二 感測(cè)線依序送出的所述多個(gè)第一、第二等效電容值而運(yùn)算出該物體于觸控膜上的該位置信 息。
4. 如權(quán)利要求3所述的物體位置檢測(cè)裝置，其中該電極切換控制模塊包含 一第一切換開(kāi)關(guān)組，相對(duì)應(yīng)該第一 電極組而設(shè)，其包含有多個(gè)第一切換開(kāi)關(guān)，其中每個(gè)該第一切換開(kāi)關(guān)的第一端一對(duì)一電連接至該第一電極組中的相對(duì)應(yīng)該第一電極，而每個(gè)該 第一切換開(kāi)關(guān)的第二端共同并接至該第一感測(cè)線，且每個(gè)該第一切換開(kāi)關(guān)受控而改變第一 端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀態(tài)；一第二切換開(kāi)關(guān)組，相對(duì)應(yīng)該第二電極組而設(shè)，其包含有多個(gè)第二切換開(kāi)關(guān)，其中每個(gè) 該第二切換開(kāi)關(guān)的第一端一對(duì)一電連接至該第二電極組中的相對(duì)應(yīng)該第二電極，而每個(gè)該 第二切換開(kāi)關(guān)的第二端共同并接至該第二感測(cè)線，且每個(gè)該第二切換開(kāi)關(guān)受控而改變第一 端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀態(tài)；以及一控制電路，電連接至所述多個(gè)第一、第二切換開(kāi)關(guān)組，其用以控制所述多個(gè)第一、第 二切換開(kāi)關(guān)第一端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀態(tài)，用以依序?qū)⑾鄬?duì)應(yīng)該第一電極組中的n 個(gè)相鄰該第一電極的n個(gè)該第一切換開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通而于該第一感測(cè)線上產(chǎn)生n個(gè)相鄰該第 一電極相接后的該第一等效電容值，以及依序?qū)⑾鄬?duì)應(yīng)該第二電極組中的m個(gè)相鄰該第二 電極的m個(gè)該第二切換開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通而于該第二感測(cè)線上產(chǎn)生m個(gè)相鄰該第二電極相接后 的該第二等效電容值。
5. 如權(quán)利要求3所述的物體位置檢測(cè)裝置，其中該電極切換控制模塊包含 一第一切換開(kāi)關(guān)組，相對(duì)應(yīng)該第一電極組而設(shè)，其包含有多個(gè)第一切換開(kāi)關(guān)，其中每個(gè)該第一切換開(kāi)關(guān)的第一端一對(duì)一電連接至該第一電極組中的相對(duì)應(yīng)該第一電極，而每個(gè)該第一切換開(kāi)關(guān)的第二端共同并接至該第一感測(cè)線，且每個(gè)該第一切換開(kāi)關(guān)受控而改變第一 端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀態(tài)；一第二切換開(kāi)關(guān)組，相對(duì)應(yīng)該第二電極組而設(shè)，其包含有多個(gè)第二切換開(kāi)關(guān)，其中每個(gè) 該第二切換開(kāi)關(guān)的第一端一對(duì)一電連接至該第二電極組中的相對(duì)應(yīng)該第二電極，而每個(gè)該 第二切換開(kāi)關(guān)的第二端共同并接至該第二感測(cè)線，且每個(gè)該第二切換開(kāi)關(guān)受控而改變第一 端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀態(tài)；以及一控制電路，電連接至所述多個(gè)第一、第二切換開(kāi)關(guān)組，其用以控制所述多個(gè)第一、第 二切換開(kāi)關(guān)第一端與第二端間的導(dǎo)通/斷路狀態(tài)，而于一第一狀態(tài)中，該控制電路依序?qū)?相對(duì)應(yīng)該第一電極組中的n個(gè)相鄰該第一電極的n個(gè)該第一切換開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通而于該第一 感測(cè)線上產(chǎn)生n個(gè)相鄰該第一電極相接后的多個(gè)該第一等效電容值，另外，該控制電路依 序?qū)⑾鄬?duì)應(yīng)該第二電極組中的m個(gè)相鄰該第二電極的m個(gè)該第二切換開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通而于該 第二感測(cè)線上產(chǎn)生m個(gè)相鄰該第二電極相接后的多個(gè)該第二等效電容值，而于一第二狀態(tài) 中，該控制電路依序?qū)⑾鄬?duì)應(yīng)該第一 電極組中的每n個(gè)相鄰該第一電極中的相同位置的該 第一切換開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通而于該第一感測(cè)線上產(chǎn)生多個(gè)該第一電極相接后的n個(gè)第三等效 電容值，另外，該控制電路依序?qū)⑾鄬?duì)應(yīng)該第二電極組中的每m個(gè)相鄰該第二電極中的相 同位置的切換開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通而于該第二感測(cè)線上產(chǎn)生多個(gè)該第二電極相接后的m個(gè)第四 等效電容值。
6. 如權(quán)利要求5所述的物體位置檢測(cè)裝置，其中該運(yùn)算電路還執(zhí)行下列步驟 將所述多個(gè)第一、第二等效電容值累加形成的一電容總量與一閾值進(jìn)行比較； 當(dāng)該電容總量比該閾值大時(shí)便判定該物體為大面積物體，進(jìn)而可直接利用該第一位置信息來(lái)當(dāng)作大面積物體于該觸控膜上的所在位置；以及當(dāng)該電容總量比該閾值小時(shí)便判定該物體為小面積物體，而利用該第一位置信息與該 第二位置信息來(lái)交集出小面積物體于該觸控膜上的精確坐標(biāo)的該第三位置信息。
7. 如權(quán)利要求5所述的物體位置檢測(cè)裝置，其中該運(yùn)算電路還執(zhí)行下列步驟 將所述多個(gè)第三、第四等效電容值累加形成的一電容總量與一閾值進(jìn)行比較； 當(dāng)該電容總量比該閾值小時(shí)便判定該物體為小面積物體，而利用該第一位置信息與該第二位置信息來(lái)交集出小面積物體于該觸控膜上的精確坐標(biāo)的該第三位置信息；以及當(dāng)該電容總量比該閾值大時(shí)便判定該物體為大面積物體，便利用該第一位置信息來(lái)當(dāng) 作大面積物體于該觸控膜上的所在位置。
8. —種圖像顯示系統(tǒng)，包括整合有如權(quán)利要求1所述的該物體位置檢測(cè)裝置的一顯示面板；以及 一電源供應(yīng)器，耦接至前述顯示面板并提供電源至前述顯示面板。
9. 如權(quán)利要求8所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中前述圖像顯示系統(tǒng)為一手機(jī)、一數(shù)字相機(jī)、 一個(gè)人數(shù)字助理、一筆記本電腦、一臺(tái)式計(jì)算機(jī)、一電視、一全球定位系統(tǒng)、一車(chē)用顯示器、 一航空用顯示器、一數(shù)字相框或一便攜式DVD放映機(jī)。
10. 如權(quán)利要求8所述的圖像顯示系統(tǒng)，其中前述顯示面板為一液晶顯示器或一有機(jī) 發(fā)光二極管顯示面板。
11. 一種物體位置檢測(cè)方法，應(yīng)用于一物體位置檢測(cè)裝置上，該檢測(cè)裝置包含一觸控 膜、一第一電極組及一第二電極組，該檢測(cè)方法包含下列步驟根據(jù)一物體置放于該觸控膜而感測(cè)出該觸控膜下該第一電極組中多組n條相鄰且平 行的第一電極相接后的多個(gè)第一等效電容值；感測(cè)出該觸控膜下該第二電極組中多組m條相鄰且平行的第二電極相接后的多個(gè)第 二等效電容值，其中n、m為整數(shù)，且n > l，m> 1 ;以及根據(jù)所述多個(gè)第一、第二等效電容值而運(yùn)算出該物體的一第一位置信息。
12. 如權(quán)利要求11所述的物體位置檢測(cè)方法，其中還包含下列步驟 感測(cè)出該觸控膜下該第一電極組中每組n條相鄰且平行的該第一電極中同樣相對(duì)位置電極相接后的多個(gè)第三等效電容值；感測(cè)出該觸控膜下該第二電極組中每組m條相鄰且平行的該第二電極中同樣相對(duì)位置電極相接后的多個(gè)第四等效電容值；根據(jù)所述多個(gè)第三、第四等效電容值而運(yùn)算出該物體的一第二位置信息；以及 根據(jù)該第一位置信息與該第二位置信息而運(yùn)算出該物體的一第三位置信息。
13. 如權(quán)利要求12所述的物體位置檢測(cè)方法，其中還包含下列步驟 將所述多個(gè)第一、第二等效電容值累加形成的一電容總量與一閾值進(jìn)行比較； 當(dāng)該電容總量比該閾值大時(shí)便判定該物體為大面積物體，進(jìn)而可直接利用該第一位置信息來(lái)當(dāng)作大面積物體于該觸控膜上的所在位置；以及當(dāng)該電容總量比該閾值小時(shí)便判定該物體為小面積物體，而利用該第一位置信息與該 第二位置信息來(lái)交集出小面積物體于該觸控膜上的精確坐標(biāo)的該第三位置信息。
14. 如權(quán)利要求12所述的物體位置檢測(cè)方法，其中還包含下列步驟 將所述多個(gè)第三、第四等效電容值累加形成的一電容總量與一閾值進(jìn)行比較； 當(dāng)該電容總量比該閾值小時(shí)便判定該物體為小面積物體，而利用該第一位置信息與該第二位置信息來(lái)交集出小面積物體于該觸控膜上的精確坐標(biāo)的該第三位置信息；以及當(dāng)該電容總量比該閾值大時(shí)便判定該物體為大面積物體，便利用該第一位置信息來(lái)當(dāng) 作大面積物體于該觸控膜上的所在位置。
全文摘要
本發(fā)明為一種物體位置檢測(cè)裝置與方法及應(yīng)用該裝置的圖像顯示系統(tǒng)，該物體位置檢測(cè)裝置包含一觸控膜；一第一電極組；一第二電極組以及一感測(cè)運(yùn)算電路，該檢測(cè)方法包含下列步驟提供一物體置放于該觸控膜上；感測(cè)出該觸控膜下該第一電極組中多組n條相鄰且平行的第一電極相接后的多個(gè)第一等效電容值；感測(cè)出該觸控膜下該第二電極組中多組m條相鄰且平行的第二電極相接后的多個(gè)第二等效電容值；以及根據(jù)所述多個(gè)第一、第二等效電容值而運(yùn)算出該物體的一第一位置信息。本發(fā)明可準(zhǔn)確地感測(cè)到觸控筆接觸點(diǎn)的位置，改善了呈正交排列的電極31、32因?qū)挾冗^(guò)大而影響使用者觀感的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G06F3/044GK101714046SQ200810169000
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者楊凱杰 申請(qǐng)人:統(tǒng)寶光電股份有限公司