专利名称：电容式感测装置及感测方法
技术领域：
本发明涉及一种感测装置及方法，特别是涉及一种电容式感测装置及感测方法。
背景技术：
请参阅图1，其为一现有习知的电容式感测装置的多指触控操作与电容值影像示意图。一触控面板110是具有数条第一导线112与数条第二导线114，而此些第一导线112与第二导线114是彼此正交相叠且电性隔离。当一感测信号(未绘出)加载于任一第一导线112时，此第一导线112与所有第二导线114互耦叠点将形成数个电容性耦合，据此便可通过所有第二导线114上的电流或电压而判断出各互耦叠点的电性特性。藉此循序地提供感测信号给每一第一导线112，并执行上述的感测程序便可判读出所有互耦叠点的电性特性。
当自然接地的人体以一手指触碰或接近感测处(互耦叠点)上方时，便会影响感测处的电容性耦合，因而造成电流或电压改变，据此便可判读出触碰位置。然而当触控面板110上有两触碰处P1与P2时，则不仅在触碰处P1、P2会造成电流或电压改变，在另两互耦叠点G1与G2亦会造成电流或电压改变(亦即形成所谓“鬼点”)，因此，两触碰处P1、P2将造成触控面板110上四个互耦叠点(例如(X1，Y4)、(X3，Y6)、(X1，Y6)、(X3，Y4))的电流或电压改变，如此在触碰位置上的判读便会造成困扰。再从其等的电容值影像120作进一步说明，触碰处P1(X1，Y4)的电容值影像波P1W1与互耦叠点G1(X1，Y6)、G2(X3，Y4)的电容值影像波G1W1、G2W1的差值分别为d1、d3；触碰处P2(X3，Y6)的电容值影像波P2W1与互耦叠点G1(X1，Y6)、G2(X3，Y4)的电容值影像波G1W1、G2W1的差值分别为d4、d2，然而因为差值d1、d2、d3、d4并不大且在感测时亦容易受到其他杂讯干扰，因此在多指触控操作的触碰判读上就容易产生误判，且上述的差值d1、d2、d3、d4内所含的可利用资讯亦因数值太小而无法加以有效利用。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的电容式感测装置及感测方法存在的缺陷，而提供一种新的电容式感测装置及感测方法，所要解决的技术问题是使其可改进现有习知电容式感测装置因多点触控侦测所产生触碰判读的问题，并且能有效利用因触碰所产生电流或电压的差值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明揭露一种电容式感测装置，其包含数条第一导线，是彼此电性隔离；数条第二导线，是彼此电性隔离，此些第一导线、第二导线是彼此电性隔离且相叠，藉此形成数个互耦叠点；以及数个电性导体，是彼此电性隔离并分别对应横跨此些第一导线、第二导线且位于此些互耦叠点周围，其中此些第一导线、第二导线与此些电性导体彼此电性隔离；藉此，当任一第一导线加载一电性信号时，此任一第一导线与其相叠的第二导线电容性耦合，且对应位于此任一第一导线互耦叠点周围的电性导体是分别与此任一第一导线及与此任一第一导线相叠的第二导线电容性耦合。
本发明亦揭露一种电容式感测装置，其包含一信号单元，是提供一电性信号给一第一导线；一第一感测单元，是在数个电性导体其中至少之一与一物件电容式耦合或接触耦合前，从数条第二导线分别对应接收数个第一感测信号，其中此些第二导线彼此电性隔离；一第二感测单元，是在此些电性导体其中至少之一与此物件电容式耦合或接触耦合时，从此些第二导线分别对应接收数个第二感测信号；以及一计算单元，是由此些第一感测信号、第二感测信号计算出至少一被触碰位置；其中，此些电性导体是分别对应位于此第一导线与此些第二导线的互耦叠点周围且分别对应横跨此第一导线与此些第二导线，此些第一感测信号、第二感测信号是分别对应包含耦合前与耦合时的此第一导线、此些第二导线与电性导体电容性耦合的复合量。
本发明另揭露一种电容式感测方法，其包含下列步骤提供一电性信号给一第一导线；在数个电性导体其中至少之一与一物件电容式耦合或接触耦合前，从数条第二导线分别对应接收数个第一感测信号，其中此些第二导线彼此电性隔离；在此些电性导体其中至少之一与此物件电容式耦合或接触耦合时，从此些第二导线分别对应接收数个第二感测信号；以及由此些第一感测信号、第二感测信号计算出至少一被触碰位置；其中，此些电性导体是分别对应位于此第一导线与此些第二导线的互耦叠点周围且分别对应横跨此第一导线与此些第二导线，此些第一感测信号、第二感测信号是分别对应包含耦合前与耦合时的此第一导线、此些第二导线与电性导体电容性耦合的复合量。
本发明又揭露一种电容式感测装置，其包含一第一感测单元，是在数个电性导体其中至少之一与一物件电容式耦合或接触耦合前，从数条第一导线与数条第二导线分别对应接收数个第一感测信号，其中此些第一导线、第二导线间彼此电性隔离；一第二感测单元，是在此些电性导体其中至少之一与此物件电容式耦合或接触耦合时，从此些第一导线、第二导线分别对应接收数个第二感测信号；以及一计算单元，是由此些第一感测信号、第二感测信号计算出至少一被触碰位置；其中，此些电性导体分别对应位于此些第一导线、第二导线互耦叠点上方且以一第一介电层与此些第一导线、第二导线电性隔离，此些第一导线、第二导线是以一第二介电层彼此电性隔离，此些第一感测信号、第二感测信号分别对应包含耦合前与耦合时的此些第一导线、第二导线与电性导体电容性耦合的复合量。
本发明更揭露一种电容式感测方法，其包含下列步骤在数个电性导体其中至少之一与一物件电容式耦合或接触耦合前，从数条第一导线与数条第二导线分别对应接收数个第一感测信号，其中此些第一导线、第二导线间彼此电性隔离；在此些电性导体其中至少之一与此物件电容式耦合或接触耦合时，从此些第一导线、第二导线分别对应接收数个第二感测信号；以及由此些第一感测信号、第二感测信号计算出至少一被触碰位置；其中，此些电性导体分别对应位于此些第一导线、第二导线互耦叠点上方且以一第一介电层与此些第一导线、第二导线电性隔离，此些第一导线、第二导线是以一第二介电层彼此电性隔离，此些第一感测信号、第二感测信号分别对应包含耦合前与耦合时的此些第一导线、第二导线与电性导体电容性耦合的复合量。
本发明再揭露一种电容式感测装置，其包含一信号单元，是提供一电性信号；一感测单元，是通过一第一导线、一第二导线与数个电性导体其中至少之一电容性耦合至此信号单元，此第一导线、第二导线是电容性耦合，此些电性导体分别对应跨过此第一导线、第二导线且分别对应与此第一导线、第二导线电容性耦合，其中此第一导线是接受此电性信号驱动。
本发明亦另揭露一种电容式感测装置，其包含数条第一导线，是彼此电性隔离；数条第二导线，是彼此电性隔离，此些第一、第二导线是彼此电性隔离且相叠，藉此形成数个互耦叠点；数个电性导体，是彼此电性隔离并分别对应横跨此些第一导线、第二导线且位于此些互耦叠点周围，其中此些第一导线、第二导线与此些电性导体是彼此电性隔离；一信号单元，是提供一电性信号；以及一感测单元，分别通过此些第一导线、第二导线其中之一与此些电性导体其中至少之一电容性耦合至此信号单元时，此至少之一电性导体是分别与此些第一导线、第二导线之一电容性耦合，其中此些第一导线之一是接受此电性信号驱动。
本发明亦又揭露一种电容式感测装置，其包含数条第一导线，是彼此电性隔离；数条第二导线，是彼此电性隔离，此些第一导线、第二导线是彼此电性隔离且相叠，藉此形成数个互耦叠点；以及数个电性导体，是彼此电性隔离并分别对应横跨此些第一导线、第二导线且位于此些互耦叠点周围，其中此些第一导线、第二导线与此些电性导体是彼此电性隔离；藉此，当数个物件电容式耦合或接触耦合此些第一导线、第二导线与电性导体其中至少之一时，一感测单元感测此些物件与耦合的第一导线、第二导线与电性导体的电容性耦合的复合量，以提供较高的变化量用以判别并消除此些物件耦合的鬼点座标。
本发明亦更揭露一种电容式感测装置，其包含数条第一导线；数条第二导线，此些第一、第二导线间构成数个互耦叠点；数个电性导体，些电性导体横跨此些互耦叠点；以及一感测单元，是感测此些互耦叠点的复合信号，各互耦叠点的复合信号受此些电性导体的电容性耦合影响。
本发明亦再揭露一种电容式感测装置，其包含一信号单元，是驱动一触控面板，此触控面板上包含数条第一导线、第二导线构成的数个互耦叠点，其中数个电性导体横跨此些互耦叠点；一感测单元，是感测此些互耦叠点的复合信号，各互耦叠点的复合信号受此些电性导体的电容性耦合影响；以及一计算单元，是依据此些复合信号的变化量计算出至少一触碰位置。
本发明另又揭露一种电容式感测方法，其包含下列步骤驱动一触控面板，此触控面板上包含数条第一导线、第二导线构成的数个互耦叠点，其中数个电性导体横跨此些互耦叠点；感测此些互耦叠点的复合信号，各互耦叠点的复合信号受此些电性导体的电容性耦合影响；以及依据此些复合信号的变化量计算出至少一触碰位置。
本发明另更揭露一种电容式感测装置，此电容式感测装置具有数条第一导线、第二导线构成的数个互耦叠点，并且依据此些互耦叠点的互电容性耦合侦测出至少一触碰位置，其中任两触碰位置构成一虚拟平行四边形上对角的一对真实顶点，此虚拟平行四边形的另一对角为一对虚假顶点，其更包含数个电性导体，是横跨此些互耦叠点，此些电性导体的大小(dimension)决定此对真实顶点的邻近互耦叠点与此对虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量。
本发明另外再揭露一种电容式感测方法，通过对一触控面板的互电容耦合以感测触控面板上数个互耦叠点的信号或信号变化量，其中触控面板包含数条导线相交形成的互耦叠点，以及分别横跨或围绕互耦叠点的数个电性导体。这些电性导体决定一预设范围，依据落于预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件位置，据此可连续依据该各物件位置辨识是否为一命令手势。
另外，也可以是通过对一触控面板的互电容耦合以感测触控面板上数个互耦叠点的信号或信号变化量以构成一影像，其中触控面板包含数条导线相交形成的互耦叠点，以及分别横跨或围绕互耦叠点的数个电性导体。这些电性导体决定一预设范围，依据该影像中落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件位置，据此可连续依据该各物件位置辨识是否为一命令手势。
其中，触控面板上数个互耦叠点的信号或信号变化量的感测或影像的构成可以由一感测单元来达成。此外，连续依据该各物件位置或依据数个影像辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件轨迹，并且辨识该各物件轨迹是否为一命令手势可以是由一辨识单元来达成。
其中，命令手势是数个预设手势之一，预设手势是选自下列群组的任意组合单物件朝一方向移动、单物件旋转、数个物件间相对地移动、数个物件间相对地旋转、一物件绕另一物件旋转、数个物件同方向移动。
因此，当命令手势被辨识出来时，可依据命令手势执行一命令，命令可以是选自下列群组的任意组合放大、缩小、旋转、平移、卷动、剪下、贴上、删除。
借由上述技术方案，本发明电容式感测装置及感测方法至少具有下列优点及有益效果 本发明利用数个电性导体，使得各触碰位置邻近互耦叠点的复合信号与鬼点邻近互耦叠点的复合信号间的差异量明显加大，电性导体的大小影响差异量的大小，电性导体越大，差异量也越大。因此可以利用一预设范围来筛选复合信号或复合信号变化量落在预设范围内的互耦叠点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是一现有习知电容式感测装置多指触控操作与电容值影像示意图； 图2是本发明的一较佳实施例多指触控操作与电容值影像示意图； 图3A是本发明的另一较佳实施例操作与电容值影像示意图； 图3B是本发明的又一较佳实施例操作与电容值影像示意图； 图4是本发明的一较佳实施例的结构分解示意图； 图5A至图5D是本发明的多个较佳电性导体的结构示意图； 图6是本发明的一较佳实施例的概略系统方块图； 图7A是本发明的一较佳实施例的动作流程图； 图7B是本发明另一较佳实施例的动作流程图； 图7C是本发明又一较佳实施例的动作流程图； 图8是本发明的再一较佳实施例的动作流程图； 图9是本发明的另一较佳实施例的概略系统方块图；以及 图10A至图10G是本发明的手势示意图。
110、210、400触控面板112、212、412第一导线 114、214、432第二导线216、452电性导体 120、220、320、370电容值影像 410第一导线层420第一介电层 430第二导线层440第二介电层 450电性导体层460第三介电层 610信号单元620触控面板 630感测单元 640计算单元 950辨识单元 702、704、706、708一较佳实施例的流程步骤 712、714、716另一较佳实施例的流程步骤 722、724、726又一较佳实施例的流程步骤 812、814、816再一较佳实施例的流程步骤 X1～X4对应X座标 Y1～Y8对应Y座标 P1、P2、TP触碰处 G1、G2鬼点 P1W1、P2W1、G1W1、G2W1电容值影像波 P1W2、P2W2、G1W2、G2W2电容值影像波 W1～W8电容值影像波 d1～d8差值
具体实施例方式 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电容式感测装置及感测方法其具体实施方式
、步骤、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明将详细描述一些实施例如下。然而，除了所揭露的实施例外，本发明亦可以广泛地运用在其他的实施例施行。而为提供更清楚的描述及使熟悉该项技术者能理解本发明的发明内容，图示内各部分并没有依照其相对的尺寸而绘图，某些尺寸与其他相关尺度的比例会被突显而显得夸张，且不相关的细节部分亦未完全绘出，以求图示的简洁。
请参阅图2，其为本发明的一较佳实施例的多指触控操作与电容值影像示意图。一触控面板210是具有数条第一导线212与数条第二导线214，而此些第一导线212与第二导线214是彼此相叠且电性隔离。数个电性导体216是分别横跨所对应的第一导线212与第二导线214，且分别位于此些第一导线212与第二导线214的数个互耦叠点周围。详细结构将于的后说明。
当触控面板210上有两触碰处P1与P2时，则在触碰处P1、P2与另两互耦叠点G1与G2将造成电流或电压改变，从其等的电容值影像220作进一步说明，触碰处P1(X1，Y4)的电容值影像波P1W2与互耦叠点G1(X1，Y6)、G2(X3，Y4)的电容值影像波G1W2、G2W2的差值分别为d5、d7；触碰处P2(X3，Y6)的电容值影像波P2W2与互耦叠点G1(X1，Y6)、G2(X3，Y4)的电容值影像波G1W2、G2W2的差值分别为d8、d6，然而，在此可明显地看出差值d5、d6、d7、d8比图1所示的差值d1、d2、d3、d4大了许多。因为习知的电流或电压改变是藉由第一导线212与第二导线214间的单一相互电容变化量感测所得，而本实施例电流或电压改变是藉由第一导线212与第二导线214、第一导线212与电性导体216以及第二导线214与电性导体216等之间三个相互电容复合变化量感测所得，因此三个相互电容复合变化量明显大于单一相互电容变化量，藉此，可明显区隔出触碰处P1、P2与互耦叠点G1、G2以消除鬼点。发明人在此要强调的是，本实施例是仅以两触碰处做说明，然而两触碰处以上的状况在熟习此项技术者是可依本实施例的教作而推得，故不再赘述。换言之，任两触碰处可成为一虚拟平行四边形(如矩形或菱形)上对角的一对真实顶点，如P1、P2，相反地，虚拟平行四边形的另一对角为一对虚假顶点，如G1与G2，电性导体216拉大了真实顶点的邻近互耦叠点与虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量。此外，电性导体216的大小决定真实顶点的邻近互耦叠点与虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量，例如在导线线程不改变的情形下，电性导体216越大，真实顶点的邻近互耦叠点与虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量越大，反之越小。熟习此项技术者可推得，电性导体216的大小相对于真实顶点的邻近互耦叠点与虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量不必然为线性关系。此外，基于真实顶点与虚假顶点与邻近互耦叠点间的远近不同，产生互电容复合变化量的互耦叠点数量也会不同，各顶点邻近的互耦叠点可能有一个或多个产生互电容复合变化量。为了简化说明，在图2的范例中，各顶点仅一个邻近的互耦叠点产生互电容复合变化量，并非用以限缩本发明，在本发明的其他范例，各顶点基于与邻近的互耦叠点间的远近不同，产生互电容复合变化量的邻近互耦叠点的数量可能为一个或多个。
请参阅图3A，其为本发明的另一较佳实施例的操作与电容值影像示意图。一触控面板210是具有与图2所示的触控面板210相同的结构，故在此不再赘述。当触控面板210上有一触碰处TP，且TP横跨多个第一导线212与第二导线214的互耦叠点或多个电性导体216时(例如(X2，Y5)、(X2，Y6)、(X3，Y5)、(X3，Y6))，在这些互耦叠点或电性导体216将造成信号(容值、电流值或电压值)改变，而从其等的电容值影像320可得到四个较明显的电容值影像波W1、W2、W3、W4。这些电容值影像波W1、W2、W3、W4是从三个相互电容复合变化量感测所得，因此，明显大于单一相互电容变化量，藉此，不仅可以区隔出彼此且亦能以这些复合变化量感测出真实多点，亦即这些点的座标(如上述的P1(X1，Y4)、P2(X3，Y6))，尤其是同时感测出三点以上的真实多点。
请参阅图3B，其为本发明的又一较佳实施例的操作与电容值影像示意图。一触控面板210是具有与图2所示的触控面板210相同的结构，而两者的不同处在于，图3B的触控面板210是被拉近放大。当触控面板210上有一触碰处TP，而TP并未触碰到任何互耦叠点且仅覆盖到少数电性导体216时(例如位于(X1，Y2)、(X2，Y3)的电性导体216的部份)，在触碰处TP周围的互耦叠点或电性导体216将造成电流或电压改变，而从其等的电容值影像370可得到四个电容值影像波W5、W6、W7、W8，这些电容值影像波W5、W6、W7、W8是从三个相互电容复合变化量感测所得，因此明显大于单一相互电容变化量，藉此，可用来感测多个相叠点间的座标，而非仅代表是在哪个相叠点附近或靠近哪个相叠点，其座标的量测采用内插法计算质心的方式求得，例如在(X2，Y5)、(X2，Y6)、(X3，Y5)、(X3，Y6)四个互耦叠点上的电容值影像波W1、W2、W3、W4，则X＝(X2W1+X2W2+X3W3+X3W4)/(X2+X2+X3+X3)，并且Y＝(Y5W1+Y6W2+Y5W3+Y6W4)/(Y5+Y5+Y6+Y6)。
发明人在此要说明的是，由于三个相互电容复合变化量的感测是易于(大于、明显于)单一相互电容变化量的感测，因此本发明的所有实施例可用更少的导线来达到与现有习知的技术相近的解析度，亦即具有相近的解析度，但导线量却减少。并且，由于所感测资料并不限用以当成判断触碰与否的数位资料，因此，所感测的类比资料亦可用来推估被触碰处的压力。例如，触碰物为一手指或软性材质，具有弹性的弧面，下压至触控板210的力量越大，触碰物接触到触控板210的面积亦越大，因此相互电容复合变化量越大，在感测出触碰触的同时，还可藉以推估出压力的大小、变化量、变化驱势，亦可以藉以辨识出与压力或压力变化驱势相关的手势，例如藉由判断压力的渐大或渐小来判断手指的驱近或离开，亦可以藉由判断手指一侧渐大与另一侧渐小来判断并追踪手指的移动。
请参阅图4，其为本发明的一较佳实施例400的结构分解示意图。数条第一导线412，是彼此电性隔离且位于一第一轴向层410之上。数条第二导线432，是彼此电性隔离且位于一第二轴向层430之上，此些第一、第二导线412、432是彼此电性隔离且相叠，藉此形成数个互耦叠点。其中，一第一介电层420是穿插于此些第一、第二导线412、432间，此些第一、第二导线412、432是包含彼此正交相叠。数个电性导体452，是彼此电性隔离且位于一电性导体层450上，此些电性导体452分别对应横跨此些第一、第二导线412、432且位于此些互耦叠点周围，其中此些第一、第二导线412、432与电性导体452是彼此电性隔离。其中，一第二介电层440是穿插于此些第二导线432与电性导体452间。一第三介电层460是位于此些第一、第二导线412、432与电性导体452的上方。在本实施例中，此些电性导体452的相对位置亦可调整在此些第一、第二导线412、432之间，或在此些第一、第二导线412、432下方。在本发明的一最佳范例中，此些电性导体452的相对位置亦可调整在此些第一、第二导线412、432之上。此外，熟习此项技术者可推得，上述的第三介电层460并非必然需要，在本发明的另一较佳范例中，仅包含第一、第二导线412、432、电性导体452、第一介电层420与第二介电层440，其中第一介电层420是穿插于此些第一、第二导线412、432间，并且第二介电层420是穿插于此些电性导体452与此些第一、第二导线412、432间，如先前所述，此些电性导体452的相对位置可在此些第一、第二导线412、432之间，或在此些第一、第二导线412、432上方或下方。
请参阅图5A至图5D，其为本发明的多个较佳电性导体的结构示意图。一电性导体(如图5A)是由一实心圆与一环状的两子电性导体复合成一同心圆的电性导体。一电性导体(如图5B)是由两交指状的子电性导体复合成一外矩形的电性导体。一电性导体(如图5C)由两个三角形的子电性导体复合成一外矩形的电性导体。一电性导体(如图5D)由四个三角形的子电性导体复合成一外矩形的电性导体。上述的实施例仅用以说明本发明的电性导体是可包含数个子电性导体的组合，而并非用以限制本发明的电性导体实施，其等亦可以是任何几合形状的个体或复合体。因此，熟习此项技术者可推得，本发明的单一电性导体可以是横跨互耦叠点的单一个体或数个分离个体的复合体。
请参阅图6，其为本发明的一较佳实施例的概略系统方块图，并请同时参阅图2的说明。一信号单元610，提供一电性信号给一触控面板620(图2标示为210)的一第一导线212，藉此，此第一导线212与其相叠的第二导线214是电容性耦合，且对应位于此第一导线212互耦叠点周围的电性导体216是分别与此第一导线212及与此第一导线212相叠的第二导线214电容性耦合。一第一感测单元630，在此些电性导体216其中至少之一与一物件电容式耦合或接触耦合前，从此些第二导线214分别接收数个第一感测信号。一第二感测单元(在本实施例为第一感测单元630)，在此些电性导体216其中至少之一与此物件电容式耦合或接触耦合时，从此些第二导线214分别接收数个第二感测信号。一计算单元640，是由此些第一、第二感测信号计算出至少一被触碰位置，例如比较每一互耦叠点的第一感测信号与第二感测信号的差值，找出变化量超过一设定值之一或多个群组，并藉由对各群组的判读便可找出触碰位置。其中，此些第一、第二感测信号分别对应包含耦合前与耦合时的此第一导线212、此些第二导线214与电性导体216电容性耦合的复合量。
在本实施例中，信号单元610加载电性信号的方式可以是循序加载一电性信号给此些第一导线212其中之一，或同时加载一电性信号给数条第一导线212、数条第二导线214或数条第一、第二导线212、214的组合。第一、第二感测单元是感测包含此些互耦叠点其中至少之一的电容性耦合(如图3A的说明)以及至少一互耦叠点间的电容性耦合(如图3B的说明)，以提供计算单元640计算至少一座标位置以及至少一座标间的位置。而计算单元640亦可由此些第一、第二感测信号计算出一或多处触碰位置的压力。
而在另一较佳实施例中，一第一感测单元630，在数个电性导体216其中至少之一与一物件电容式耦合或接触耦合之前，从数条第一导线212与数条第二导线214分别接收数个第一感测信号；一第二感测单元(在本实施例中同第一感测单元630)，在此些电性导体216其中至少之一与此物件电容式耦合或接触耦合时，从此些第一、第二导线212、214分别接收数个第二感测信号；以及一计算单元640，由此些第一、第二感测信号计算出至少一被触碰的位置。其中，此些第一、第二感测信号是分别对应包含耦合前与耦合时的此些第一、第二导线212、214与电性导体216电容性耦合的复合量。在本实施例中，信号单元610加载电性信号的方式可以是循序加载一电性信号给此些第一、第二导线212、214，或是同时加载一电性信号给此些第一、第二导线212、214，而上述的第一、第二感测信号是此电性信号加载时所感测。第一、第二感测单元感测包含此些互耦叠点其中至少之一的电容性耦合(如图3A的说明)以及至少一互耦叠点间的电容性耦合(如图3B的说明)，以提供计算单元640计算至少一座标位置以及至少一座标间的位置。而计算单元640是亦可由此些第一、第二感测信号计算出一或多处触碰位置的压力。此外，信号单元610可以分别加载不同相位、波形或频率的电性信号给第一导线212与第二导线214，例如在同一时间，第一导线212与第二导线214分别同时被加载不同相位、波形或频率的电性信号。
请参阅图7A，其为本发明的一较佳实施例的动作流程图，并请参阅图6与图2的说明。在步骤702，由信号单元610提供一电性信号给一第一导线212。在步骤704，在多个电性导体216其中至少之一与一物件电容式耦合或接触耦合前，由感测单元630从数条第二导线214分别对应接收数个第一感测信号。在步骤706，在此些电性导体216其中至少之一与此物件电容式耦合或接触耦合时，感测单元630从此些第二导线214分别对应接收数个第二感测信号。在步骤708，计算单元640由此些第一、第二感测信号计算出至少一被触碰位置。其中，此些第一、第二感测信号是分别对应包含耦合前与耦合时的此第一导线212、此些第二导线214与电性导体216电容性耦合的复合量。在本实施例中，当第一导线212为数条时，信号单元610可以循序方式提供电性信号，而计算单元640更包含计算出一或多处触碰位置的压力。
请参阅图7B，其为本发明的另一较佳实施例的动作流程图，并请同时参阅图6与图2的说明。在步骤712，在数个电性导体216其中至少之一与一物件电容式耦合或接触耦合前，由感测单元630从数条第一导线212与数条第二导线214分别对应接收数个第一感测信号。在步骤714，在此些电性导体216其中至少之一与此物件电容式耦合或接触耦合时，感测单元630从此些第一、第二导线212、214分别对应接收数个第二感测信号。在步骤716，计算单元640由此些第一、第二感测信号计算出至少一被触碰位置。其中，此些第一、第二感测信号分别对应包含耦合前与耦合时的此些第一、第二导线212、214与电性导体216电容性耦合复合量。在本实施例中，此些第一、第二感测信号是信号单元610提供一电性信号给此些第一、第二导线212、214时所感测得到，而信号单元610提供此电性信号的方式是可以是循序提供或同时提供给此些第一、第二导线212、214，而计算单元640更包含计算出一或多处触碰位置的压力。
请再参阅图2与图6，一触控面板210(图6标示为620)是具有数条第一导线212与数条第二导线214，且此些第一、第二导线212、214彼此间构成数个互耦叠点。数个电性导体216，是横跨此些互耦叠点。一感测单元630，是感测此些互耦叠点的复合信号，并且各互耦叠点的复合信号是受此些电性导体216的电容性耦合影响。其中，此些第一、第二导线212、214之间是包含互电容性(mutual-capacitance)耦合，而各电性导体216是分别横跨此些互耦叠点之一，且各互耦叠点的复合信号是各电性导体216与所横跨的第一、第二导线212、214间的电容性耦合信号。一计算单元640，依据此些复合信号的变化量计算出至少一触碰位置。在本发明的一较佳实施例中，当触控面板210上有任两触碰位置(例如P1、P2)构成一虚拟平行四边形P1G1P2G2上对角的一对真实顶点时，则横跨互耦叠点P1、P2、G1、G2的电性导体216的大小(dimension)将决定此虚拟平行四边形P1G1P2G2上真实顶点的邻近互耦叠点(例如P1、P2)与虚假顶点的邻近互耦叠点(例如G1、G2)间的信号差异量，亦即，电性导体216的大小不仅会影响互耦叠点P1、P2、G1、G2的复合信号大小，且亦会改变互耦叠点P1、P2、G1、G2的复合信号的差异量。另外，计算单元640是依据此些复合信号的变化量间的集积度(intensity)区分出至少一群相邻的互耦叠点，而每一群互耦叠点是分别相应于上述的至少一触碰位置其中之一。其中，各顶点基于与邻近的互耦叠点间的远近不同，产生互电容复合变化量的邻近互耦叠点的数量可能为一个或多个。
请再参阅图2与图6，一信号单元610，驱动一触控面板620(图2标示为210)，而触控面板620是包含数条第一、第二导线212、214构成的数个互耦叠点，且数个电性导体216横跨此些互耦叠点。一感测单元630，感测此些互耦叠点的复合信号，并且各互耦叠点的复合信号受此些电性导体216的电容性耦合影响。一计算单元640，依据此些复合信号的变化量计算出至少一触碰位置。其中，此些第一、第二导线212、214之间是包含互电容性耦合，而各电性导体216是分别横跨此些互耦叠点之一，且各互耦叠点的复合信号是各电性导体216与所横跨的第一、第二导线212、214间电容性耦合信号。在一较佳实施例中，当触控面板210上有任两触碰位置(例如P1、P2)构成一虚拟平行四边形P1G1P2G2上对角的一对真实顶点时，则横跨互耦叠点P1、P2、G1、G2的电性导体216的大小将决定虚拟平行四边形P1G1P2G2上真实顶点的邻近互耦叠点(例如P1、P2)与虚假顶点的邻近互耦叠点(例如G1、G2)间的信号差异量。另外，计算单元640是依据此些复合信号的变化量间的集积度区分出至少一群相邻的互耦叠点，并且每一群互耦叠点是分别相应于上述的至少一触碰位置其中之一。其中，各顶点基于与邻近的互耦叠点间的远近不同，产生互电容复合变化量的邻近互耦叠点的数量可能为一个或多个。
请参阅图7C，其为本发明的又一较佳实施例的动作流程图，并请同时参阅图6与图2的说明。在步骤722，信号单元610驱动触控面板620，其中触控面板620(图2标示为210)上包含数条第一、第二导线212、214构成的数个互耦叠点，且数个电性导体216横跨此些互耦叠点。在步骤724，感测单元630感测此些互耦叠点的复合信号，而各互耦叠点的复合信号是受此些电性导体216的电容性耦合影响。在步骤726，计算单元640依据此些复合信号的变化量计算出至少一触碰位置。其中，此些第一、第二导线212、214之间为互电容性耦合，而各电性导体216是分别横跨此些互耦叠点之一，且各互耦叠点的复合信号是各电性导体216与其所横跨的第一、第二导线212、214间电容性耦合的信号。此外，当任两触碰位置(如P1、P2)构成一虚拟平行四边形P1G1P2G2上对角的一对真实顶点，则横跨互耦叠点P1、P2、G1、G2的电性导体216的大小(dimension)会影响虚拟平行四边形P1G1P2G2上真实顶点的邻近互耦叠点P1、P2与虚假顶点的邻近互耦叠点G1、G2间的信号差异量。在本实施例中，计算单元640计算出至少一触碰位置的步骤是依据一门槛限值(threshold value)比较各电性导体216的复合信号的变化量，其中各电性导体216的大小决定此门槛限值。在另一较佳实施例中，计算单元640计算出至少一触碰位置的步骤是包含依据感测单元630感测所得复合信号的变化量间的集积度(intensity)区分出至少一群相邻的互耦叠点；以及依据每一群互耦叠点的信号变化量而分别计算出至少一触碰位置其中之一。其中，各顶点基于与邻近的互耦叠点间的远近不同，产生互电容复合变化量的邻近互耦叠点的数量可能为一个或多个。
请再参阅图2与图6，本发明提供一种电容式感测装置，此电容式感测装置具有数条第一、第二导线212、214构成的数个互耦叠点，并依据此些互耦叠点的互电容性耦合侦测出至少一触碰位置，其中任两触碰位置(例如P1与P2)构成一虚拟平行四边形P1G1P2G2上对角的一对真实顶点P1、P2，则虚拟平行四边形P1G1P2G2的另一对角为一对虚假顶点G1、G2，而本实施例的特征在于更包含数个电性导体216，是横跨此些互耦叠点，且此些电性导体216的大小(dimension)决定真实顶点的邻近互耦叠点P1、P2与虚假顶点的邻近互耦叠点G1、G2间的信号差异量。此外，本实施例更包含一感测单元630，是感测此些互耦叠点的复合信号，而各互耦叠点的复合信号受此些电性导体216的电容性耦合影响，其中各电性导体216分别横跨此些互耦叠点之一，而各互耦叠点的复合信号是各电性导体216与其等所横跨的第一、第二导线212、214之间电容性耦合的信号。再者，本实施例更包含一计算单元640，是依据感测单元630感测所得复合信号变化量间的集积度(intensity)区分出至少一群相邻的互耦叠点，而每一群互耦叠点是分别相应于至少一触碰位置其中之一。其中，各顶点基于与邻近的互耦叠点间的远近不同，产生互电容复合变化量的邻近互耦叠点的数量可能为一个或多个。
本发明所述的实施例，其等的电性信号可为弦波、方波或其他波形，且亦可以定电流或定电压的方式提供给第一导线或第二导线，用以侦测第一导线或第二导线上的电压、电流或电容值，亦即，提供定电压而感测电压或是电流；提供定电流而感测电压或是电流；或是利用上述的任一方式而感测电容，本发明对于第一、第二感测信号或互耦叠点的复合信号的量测方式并不加以限制。
综合上述，本发明利用数个电性导体，使得各触碰位置邻近互耦叠点的复合信号与鬼点邻近互耦叠点的复合信号间的差异量明显加大，电性导体的大小影响差异量的大小，电性导体越大，差异量也越大。因此可以利用一预设范围来筛选复合信号或复合信号变化量落在预设范围内的互耦叠点。
在本发明的一范例中，预设范围可以是互耦叠点信号的范围，藉此区隔出触碰位置与鬼点邻近的互耦叠点。在本发明的另一范例中，预设范围可以是互耦叠点的信号变化量的范围，藉此区隔出触碰位置与鬼点邻近的互耦叠点。信号变化量可以是物件靠近或触碰触控面板前的信号与物件靠近或触碰触控面板时的信号间的变化量。
基于电容式感测的特性，物件位置并不限定在触碰时才能感测，在靠近或触碰到上述电容式感测装置时都可以感测物件位置，上述包含数条导线相交形成的该些互耦叠点以及分别横跨或围绕该些互耦叠点的数个电性导体可以是被包含在一触控面板中。因此，如图8的步骤812所示，在本发明再一较佳具体实施例中，通过对触控面板的互电容耦合可以感测该触控面板上数个互耦叠点的信号或信号变化量。并且如步骤814所示，依据落于一预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量可以辨识出靠近或触碰触控面板的各物件位置。又如步骤816所示，通过连续地追踪物件位置，可辨识各物件在触控面板上的移动是否为一命令手势。
在本发明的一较佳范例中，命令手势的辨识可以是连续地记录各物件位置，藉此建构各物件轨迹。再通过将各物件轨迹与一个或数个预设手势比对，来确认是否为手势命令。各预设手势可分别对应一命令，当命令手势被辨识出来时，可依据与命令手势匹配的预设手势执行命令。上述手势命令的辨识可由一个辨识单元950来执行，如图9所示。
在本发明的另一较佳范例中，通过对触控面板的互电容耦合来感测该触控面板上数个互耦叠点的信号或信号变化量以构成一影像，通过对影像的分析来辨识出各物件位置。在此过程中，可以是依据影像中落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件位置，亦可以是依据落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量构成该影像，再辨识出各物件位置。换言之，可以是依据在不同的时间分别建构的数个影像，通过影像中落于预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量来辨识各物件轨迹，亦可以是在不同的时间分别依据信号或信号变化量落于预设范围的互耦叠点构成数个影像，再辨识各物件轨迹。
上述预设手势如图10A至图10F所示，选自下列群组的任意组合单物件朝一方向移动、单物件旋转、数个物件间相对地移动、数个物件间相对地旋转、一物件绕另一物件旋转、数个物件同方向移动。此外，上述的命令可以是下列群组的任意组合放大、缩小、旋转、平移、卷动、剪下、贴上、删除。
如图10A所示，手势(命令手势、预设手势)可以是单物件朝一方向移动，如图示上的原点代表起始位置，手指为移动位置。同样地，手势可以是单物件顺时针旋转或逆时针旋转(如图10B所示)、L型移动(如图10C所示)、V型移动(如图10D所示)。另外，手势也可以是多物件的移动，例如数个物件间相对地移动，如图10E所示，两个或多个手指彼此靠近或远离，上数数个物件可以是同一只手的手指、不同手的手指或笔之类的其他物件，本发明包含但不加以限制。同样地，手势也可以是数个物件间的旋转，如图10F所示，可以是数个物件间相对地旋转或一物件绕另一物件旋转。另外，手势也可以是数个物件同方向移动，如图10G所示。
因此，本发明包含但不限于以下范例当命令手势为朝一方向移动时，相应的命令可是模拟键盘上的方向键命令；当命令手势为单物件旋转、数个物件间相对地旋转、一物件绕另一物件旋转时，可以是将显示画面依旋转方向转动一角度；当命令手势为数个物件间相对地移动时，可以是在数个物件间相对地分开时将显示画面放大，在数个物件间相对地靠近时将显示画面缩小；以及在数个在数个物件同方向移动时平移或卷动显示画面。上述举例的显示画面可以是整个画面、部份画面或特定图形。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种电容式感测方法，其特征在于其包括以下步骤
通过对一触控面板的互电容耦合以感测该触控面板上数个互耦叠点的信号或信号变化量，其中该触控面板包含数条导线相交形成的该些互耦叠点，以及分别横跨或围绕该些互耦叠点的数个电性导体，其中该些电性导体决定一预设范围；
依据落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件位置；以及
连续依据该各物件位置辨识是否为一命令手势。
2.根据权利要求1所述的电容式感测方法，其特征在于其中所述的各物件位置是依据一影像辨识出来，该影像是依据落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量构成。
3.根据权利要求1所述的电容式感测方法，其特征在于其中所述的各物件位置是依据一影像中落于该预设范围的互耦叠点辨识出来，该影像是依据该些互耦叠点的信号或信号变化量构成。
4.根据权利要求1所述的电容式感测方法，其特征在于其中任两物件位置构成一虚拟平行四边形上对角的一对真实顶点，该些电性导体的大小(dimension)决定该虚拟平行四边形上该对真实顶点的邻近互耦叠点与另一对虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量，其中该对虚假顶点的邻近互耦叠点的信号或信号变化量落于该预设范围外。
5.根据权利要求1所述的电容式感测方法，其特征在于其中所述的命令手势是数个预设手势之一，该些预设手势是选自下列群组的任意组合单物件朝一方向移动、单物件旋转、数个物件间相对地移动、数个物件间相对地旋转、一物件绕另一物件旋转、数个物件同方向移动。
6.根据权利要求1所述的电容式感测方法，其特征在于其还包含当该命令手势被辨识出来时，依据该命令手势执行一命令，其中该命令是选自下列群组的任意组合放大、缩小、旋转、平移、卷动、剪下、贴上、删除。
7.一种电容式感测方法，其特征在于其包括以下步骤
通过对一触控面板的互电容耦合以感测该触控面板上数个互耦叠点的信号或信号变化量以构成一影像，其中该触控面板包含数条导线相交形成的该些互耦叠点，以及分别横跨或围绕该些互耦叠点的数个电性导体，其中该些电性导体决定一预设范围；
依据该影像中落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件位置；以及
连续依据该各物件位置辨识是否为一命令手势。
8.根据权利要求7所述的电容式感测方法，其特征在于其中任两物件位置构成一虚拟平行四边形上对角的一对真实顶点，该些电性导体的大小决定该虚拟平行四边形上该对真实顶点的邻近互耦叠点与另一对虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量，其中该对虚假顶点的邻近互耦叠点的信号或信号变化量落于该预设范围外。
9.根据权利要求7所述的电容式感测方法，其特征在于其中所述的命令手势是数个预设手势之一，该些预设手势是选自下列群组的任意组合单物件朝一方向移动、单物件旋转、数个物件间相对地移动、数个物件间相对地旋转、一物件绕另一物件旋转、数个物件同方向移动。
10.根据权利要求7所述的电容式感测方法，其特征在于其还包含当该命令手势被辨识出来时，依据该命令手势执行一命令，其中该命令是选自下列群组的任意组合放大、缩小、旋转、平移、卷动、剪下、贴上、删除。
11.一种电容式感测装置，其特征在于其包含
一触控面板，包含数条导线相交形成的互耦叠点，以及分别横跨或围绕该些互耦叠点的数个电性导体，其中该些电性导体决定一预设范围；
一感测单元，是通过对该些互耦叠点的互电容耦合以感测该些互耦叠点的信号或信号变化量，并且依据落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件位置；以及
一辨识单元，是连续依据该各物件位置辨识是否为一命令手势。
12.根据权利要求11所述的电容式感测装置，其特征在于其中所述的感测单元是依据落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量构成一影像，该各物件位置是依据该影像辨识出来。
13.根据权利要求11所述的电容式感测装置，其特征在于其中所述的感测单元是依据该些互耦叠点的信号或信号变化量构成一影像，该各物件位置是依据该影像中落于该预设范围的互耦叠点辨识出来。
14.根据权利要求11所述的电容式感测装置，其特征在于其中所述的辨识单元是连续依据该各物件位置产生各物件轨迹，并且依据该各物件轨迹比对数个预设手势的态样以判断是否为该命令手势。
15.根据权利要求11所述的电容式感测装置，其特征在于其中任两物件位置构成一虚拟平行四边形上对角的一对真实顶点，该些电性导体的大小决定该虚拟平行四边形上该对真实顶点的邻近互耦叠点与另一对虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量，其中该对虚假顶点的邻近互耦叠点的信号或信号变化量落于该预设范围外。
16.根据权利要求11所述的电容式感测装置，其特征在于其中所述的该命令手势是数个预设手势之一，该些预设手势是选自下列群组的任意组合单物件朝一方向移动、单物件旋转、数个物件间相对地移动、数个物件间相对地旋转、一物件绕另一物件旋转、数个物件同方向移动。
17.根据权利要求11所述的电容式感测装置，其特征在于其还包含当该命令手势被辨识出来时，依据该命令手势执行一命令，其中该命令是选自下列群组的任意组合放大、缩小、旋转、平移、卷动、剪下、贴上、删除。
18.一种电容式感测装置，其特征在于其包含
一触控面板，包含数条导线相交形成的互耦叠点，以及分别横跨或围绕该些互耦叠点的数个电性导体，其中该些电性导体决定一预设范围；
一感测单元，是通过对该些互耦叠点互电容耦合以感测该些互耦叠点的信号或信号变化量，并且依据落于该预设范围的互耦叠点的信号或信号变化量构成一影像；以及
一辨识单元，是依据数个该影像辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件轨迹，并且辨识该各物件轨迹是否为一命令手势。
19.根据权利要求18所述的电容式感测装置，其特征在于其中任两物件位置构成一虚拟平行四边形上对角的一对真实顶点，该些电性导体的大小决定该虚拟平行四边形上该对真实顶点的邻近互耦叠点与另一对虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量，其中该对虚假顶点的邻近互耦叠点的信号或信号变化量落于该预设范围外。
20.根据权利要求18所述的电容式感测装置，其特征在于其中所述的命令手势是数个预设手势之一，该些预设手势是选自下列群组的任意组合单物件朝一方向移动、单物件旋转、数个物件间相对地移动、数个物件间相对地旋转、一物件绕另一物件旋转、数个物件同方向移动。
21.根据权利要求18所述的电容式感测装置，其特征在于其还包含当该命令手势被辨识出来时，依据该命令手势执行一命令，其中该命令是选自下列群组的任意组合放大、缩小、旋转、平移、卷动、剪下、贴上、删除。
22.一种电容式感测装置，其特征在于其包含
一触控面板，包含数条导线相交形成的互耦叠点，以及分别横跨或围绕该些互耦叠点的数个电性导体，其中该些电性导体决定一预设范围；
一感测单元，是通过对该些互耦叠点互电容耦合以感测该些互耦叠点的信号或信号变化量所构成的一影像；以及
一辨识单元，是依据数个该影像中落于该预设范围的互耦叠点辨识出靠近或触碰该触控面板的各物件轨迹，并且辨识该各物件轨迹是否为一命令手势。
23.根据权利要求22所述的电容式感测装置，其特征在于其中任两物件位置构成一虚拟平行四边形上对角的一对真实顶点，该些电性导体的大小决定该虚拟平行四边形上该对真实顶点的邻近互耦叠点与另一对虚假顶点的邻近互耦叠点间的信号差异量，其中该对虚假顶点的邻近互耦叠点的信号或信号变化量落于该预设范围外。
24.根据权利要求22所述的电容式感测装置，其特征在于其中所述的命令手势是数个预设手势之一，该些预设手势是选自下列群组的任意组合单物件朝一方向移动、单物件旋转、数个物件间相对地移动、数个物件间相对地旋转、一物件绕另一物件旋转、数个物件同方向移动。
25.根据权利要求22所述的电容式感测装置，其特征在于其还包含当该命令手势被辨识出来时，依据该命令手势执行一命令，其中该命令是选自下列群组的任意组合放大、缩小、旋转、平移、卷动、剪下、贴上、删除。
全文摘要
本发明是有关一种电容式感测装置及感测方法。该电容式感测装置，包含数条第一导线，彼此电性隔离；数条第二导线，彼此电性隔离，此些第一导线、第二导线彼此电性隔离且相叠，藉此形成数个互耦叠点；以及数个电性导体，彼此电性隔离，并分别对应横跨此些第一导线、第二导线且位于此些互耦叠点周围，其中此些第一导线、第二导线、电性导体彼此电性隔离；藉此，当任一第一导线加载一电性信号时，此任一第一导线与其相叠的第二导线电容性耦合，且对应位于此任一第一导线互耦叠点周围的电性导体分别与此任一第一导线及与此任一第一导线相叠的第二导线电容性耦合，藉此提供较高的电容复合量。
文档编号G06F3/044GK101714047SQ200910160808
公开日2010年5月26日 申请日期2009年7月24日 优先权日2008年10月8日
发明者张钦富 申请人:禾瑞亚科技股份有限公司