用于触控装置的触控模块及相关的触控方法与流程

本发明涉及一种用于触控装置的触控模块及相关的触控方法，尤其涉及一种能够增加触控装置灵敏度的触控模块及相关的触控方法。

背景技术：

随着触控感应技术的发展，便利且实用的触控装置广泛地应用在如移动电话、全球定位导航系统、平板计算机、个人数字助理、笔记本计算机等各式各样的产品上。

随着时间推进，面板制造商持续开发外型更轻薄且触控精准度更准确的触控面板。近年来，内嵌式(In Cell)架构的触控面板蔚为风潮。通过在面板的显示架构中设置传感元件，实现内嵌式架构的层数可减少一层。据此，使用者手指与显示面板上使用者实际触碰点间的可视距离获得减少，从而让使用者可更为直觉地点击显示内容且让触控面板更为容易地判断点击及手势。此外，内嵌式架构所减少的层数也可使得触控面板更为轻薄。

内嵌式触控面板是根据多个触控垫(Touch Pad)上因触碰产生的变化电容值来感应触碰。当单一触控垫的面积较小时，触控面板可取得较佳的触控分辨率。然而，当触控垫的面积缩小时，每一触控垫所产生的变化电容值也随之降低。在此状况下，若使用者的手与触控面板保持一定距离，每一触控垫所产生的变化电容值可能会过小从而导致触控面板无法判断使用者实施的悬浮操作。因此，如何在改善判断悬浮操作的可靠性的同时维持触控面板细致的触控分辨率便成为业界亟欲探讨的议题。

技术实现要素：

为了解决上述的问题，本发明提供一种能够增加触控装置灵敏度的触控控制模块及相关的触控控制方法。

在一方面，本发明公开一种触控模块，用来感应来自一触控装置的一或多个触控信号，其中所述触控装置包括多个传感区域且每一传感区域包括多个触控单元。所述触控模块包括多个第一开关；多个第二开关；多个第一传感单元，每一第一传感单元通过所述多个第一开关其中之一耦接于所述多个触控单元其中之一；以及多个第二传感单元，每一第二传感单元通过所述多个第二开关耦接于位于相同传感区域的所述多个触控单元。

在另一方面，本发明公开一种电子系统，包括一触控装置，包括多个传感区域，且每一传感区域具有多个触控单元；多个第一开关；多个第二开关；多个第一传感单元，每一第一传感单元通过所述多个第一开关其中之一耦接于所述多个触控单元其中之一；以及多个第二传感单元，每一第二传感单元通过所述多个第二开关耦接于位于相同传感区域的所述多个触控单元。

在另一方面，本发明公开一种触控方法，用来感应来自一触控装置的一或多个触控信号，其中所述触控装置包括多个传感区域且每一传感区域包括多个触控单元。所述触控方法包括判断是否增加所述触控装置的灵敏度；当判断增加所述触控装置的灵敏度时，电性连接位于相同传感区域中的所述多个触控单元；以及感应来自所述触控装置的一或多个触控信号。

在另一方面，一种触控方法，用来感应来自一触控装置的一或多个触控信号，其中所述触控装置包括多个传感区域且每一传感区域包括多个触控单元。所述触控方法包括交替地电性连接位于相同传感区域中的所述多个触控单元；分别判断多个传感区域的多个第一变化电容值及判断多个触控单元的多个第二变化电容值；以及调整交替地电性连接位于每一传感区域中触控单元的一频率。

通过使用本发明的的触控模块及触控方法，不仅可提升触控装置的灵敏度，还可降低触控装置的功率消耗。

附图说明

图1为本发明实施例一电子系统的示意图。

图2为本发明实施例另一电子系统的示意图。

图3为本发明实施例又另一电子系统的示意图。

图4为本发明实施例还另一电子系统的示意图。

图5为本发明实施例一流程的流程图。

图6为本发明实施例另一流程的流程图。

其中，附图标记说明如下：

10、30、40 电子系统

100、300、400 触控装置

102、302、402 传感装置

104、304、404 传感模块

50、60 流程

500～508、600～608 步骤

CON 控制信号

CONB 反向控制信号

TCM 触控模块

P11～P44 触控单元

SA_11～SA_22 传感区域

SU1_11～SU1_33、SU2_11 传感单元

SW1_11～SW1_22、SW2_11 开关单元

SW2_11_1～SW2_11_9 开关

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一电子系统10的示意图。电子系统10可为如智能移动电话、平板计算机或笔记本计算机等电子产品，且不限于此。如图1所示，电子系统10包括一触控装置100及一传感装置102。为求简洁，壳体、显示元件及显示控制电路等未与本发明概念直接相关的元件未绘示于图1。触控装置100可为设置在显示面板中的触控板，且包括多个触控单元(如传感垫(Sensing Pad))P11～Pmn。图1绘示有触控单元P11～P44作为代表。触控装置100用来产生由一外界物体(如指尖或触控笔)的接近或触碰所引发的变化电容值。传感装置102包括一触控模块TCM及一传感模块104，用来判断触控单元P11～Pmn所产生的变化电容值。在此实施例中，触控模块TCM能够将触控单元P11～Pmn中多个触控单元(如触控单元P11、P12、P21、P22)相互连接，以增加触控装置100的灵敏度。

详细来说，触控模块TCM包括开关单元SW1_11～SW1_mn及SW2_11～SW2_ij，其中图1绘示有开关单元SW1_11～SW1_22及SW2_11作为代表。开关单元SW1_11～SW1_mn分别耦接于触控单元P11～Pmn其中之一与传感模块104中传感单元SU1_11～SU1_mn其中之一之间，而开关单元SW2_11～SW2_ij则是耦接于位在多个传感区域SA_11～SA_ij其中之一中的触控单元与传感模块104中传感单元SU2_11～SU2_ij其中之一之间。传感区域SA_11～SA_ij每一者都包括触控单元P11～Pmn中多个邻近的触控单元。举例来说，在图1中，触控单元P11、P12、P21、P22分别耦接于开关单元SW1_11、SW1_12、SW1_21、SW1_22，且开关单元SW1_11、SW1_12、SW1_21、SW1_22再接于传感单元SU1_11、SU1_12、SU1_21、SU1_22。传感区域SA_11包括形成2*2触控单元矩阵的触控单元P11、P12、P21、P22，传感区域SA_12包括形成2*2触控单元矩阵的触控单元P13、P14、P23、P24，以此类推。根据一控制信号CON及反向控制信号CONB(即控制信号CON的反向信号)，触控模块TCM选择导通开关单元SW1_11～SW1_mn或是导通开关单元SW2_11～SW2_ij。控制信号CON及反向控制信号CONB是由一控制单元(未绘示于图1)所产生，且该控制单元可设置于传感模块104中。在一实施例中，开关单元SW1_11～SW1_mn在一正常模式下被导通，而开关单元SW2_11～SW2_ij则是在一聚合模式下被导通。值得注意的是，开关单元SW1_11～SW1_mn及开关单元SW2_11～SW2_ij不会同时导通。

在正常模式下，开关单元SW1_11～SW1_mn被导通。传感模块104的传感单元SU1_11～SU1_mn接收相关于触控单元P11～Pmn分别产生的变化电容值CV1_11～CV1_mn的信号。传感模块104判断触控单元P11～Pmn分别产生的变化电容值CV1_11～CV1_mn，并据以判断外界物体所接近或触碰的触碰位置。由于变化电容值CV1_11～CV1_mn是由触控单元P11～Pmn分别产生，因此传感模块104能够以触控单元P11～Pmn大小等级的高分辨率来判断外界物体的接近或触碰。然而，当外界物体与触控装置100保持一定距离时(如实施一悬浮操作时)，触控单元P11～Pmn中每一触控单元所产生的变化电容值将大幅减少。在一实施例中，当外界物体直接碰触触控装置100(即外界物体与触控装置100间的距离为0)时，外界物体所接触的触控单元所产生的变化电容值为0.9微微法拉(pF)。相较之下，当外界物体与触控装置100间的距离为1公厘(mm)时，邻近于外界物体的触控单元所产生的变化电容值降低至0.1微微法拉。在此状况下，触控单元P11～Pmn中每一触控单元因外界物体接近所产生的变化电容值可能会过小，而导致传感模块104无法正确判断外界物体的接近。

为了提升触控装置100的灵敏度，触控装置100改为运作在聚合模式。在聚合模式中，控制单元调整控制信号CON及反向控制信号CONB，以使触控模块TCM断开开关单元SW1_11～SW1_mn并导通开关单元SW2_11～SW2_ij，从而使得位于同一传感区域中的触控单元相互连接。请参考图2，在图2中位于同一传感区域的触控单元通过开关单元SW2_11～SW2_ij相互连接。举例来说，当开关单元SW2_11中开关SW2_11_1～SW2_11_4导通时，触控单元P11、P12、P21、P22相互连接。在此状况下，传感模块104改为利用传感单元SU2_11～SU2_ij来判断由位于相同传感区域中的触控单元所共同产生的变化电容值CV2_11～CV2_ij。由于用来产生变化电容值CV2_11～CV2_ij中每一者所使用的触控单元个数多于用来产生变化电容值CV1_11～CV1_mn中每一者所使用的触控单元个数，因此产生变化电容值CV2_11～CV2_ij中每一者所利用的面积(即传感区域SA_11～SA_ij中每一者的面积)也会大于产生变化电容值CV1_11～CV1_mn中每一者所利用的面积。在此状况下，变化电容值CV2_11～CV2_ij中响应于外界物体的接近或碰触所产生的变化电容值大于变化电容值CV1_11～CV1_mn中响应于外界物体的接近或碰触所产生的变化电容值。换言之，传感模块104所感应到响应于外界物体的接近或碰触所产生变化电容值CV2_11～CV2_ij会被放大。根据放大后的变化电容值CV2_11～CV2_ij，传感模块104即可在外界物体与触控装置100保持一定距离且触控单元P11～Pmn中每一者所产生的变化电容值过小从而使传感模块104无法判定外界物体的接近时，正确地判断外界物体的接近。据此，触控装置100的灵敏度可获得提升。此外，由于扫描触控装置100中变化电容值的次数可由m*n次下降至i*j次，传感模块104的功率消耗可获得减少，且扫描触控装置100中变化电容值所需花费的时间也可随之降低。

值得注意的是，开关单元SW1_11及开关单元SW2_11的开关SW2_11_1可被视为由控制信号CON及反向控制信号CONB所控制的一多工器；开关单元SW1_12及开关单元SW2_11的开关SW2_11_2可被视为由控制信号CON及反向控制信号CONB所控制的另一多工器；以此类推。也就是说，图1所示的触控模块TCM可通过由控制信号CON及反向控制信号CONB所控制的多个多工器来实现。根据控制信号CON，多工器会导通触控单元P11～Pmn中每一者与传感单元SU1_11～SU1_mn每一者间的连结或是导通触控单元P11～Pmn中每一者与传感单元SU2_11～SU2_ij每一者间的连结。

根据不同应用及设计理念，开关单元SW2_11～SW2_ij所连结的触控单元的数量可被调整。请参考图3，图3为本发明实施例中一电子系统30的示意图。电子系统30可为如智能移动电话、平板计算机、笔记本计算机等电子产品，且不限于此。电子系统30相似于图1所示的电子系统10，因此具有相似功能的元件及信号沿用相同的符号。在图3中，传感区域SA_11～SA_ij中每一者包括9个触控单元，且此9个触控单元形成一3*3矩阵。举例来说，图3所示的传感区域SA_11包括触控单元P11～P13、P21～P23、P31～P33。当开关单元SW2_11～SW2_ij在聚合模式下导通时，位于相同传感区域的触控单元会相互连接，且传感单元SU2_11～SU2_ij分别判断传感区域SA_11～SA_ij中的变化电容值CV2_11～CV2_ij。由于图3所示的传感区域SA_11～SA_ij的面积增加，电子系统30判断外界物体的接近或碰触的灵敏度被进一步地提升。此外，扫描图3的触控装置300中变化电容值的次数为扫描图1的触控装置100中变化电容值的次数的1╱9。由于扫描变化电容值的次数降低，传感模块304的功率消耗也随之下降。

此外，传感模块104可在各式各样的时间点切换导通开关单元SW1_11～SW1_mn或开关单元SW2_11～SW2_ij。举例来说，传感模块104可在判断电子系统10执行不需要高触控分辨率的特定功能(如执行一电子书应用程序)时，改为导通开关单元SW2_11～SW2_ij。当电子系统10结束执行该特定功能，传感模块104再改为导通开关单元SW1_11～SW1_mn。

在一实施例中，当传感模块104判断外界物体实施一预设触控图样时，传感模块104改为导通开关单元SW2_11～SW2_ij。举例来说，预设触控图样可为一S型图样。当传感模块104根据变化电容值CV1_11～CV1_mn判断外界物体在触控装置上以S型图样进行移动时，传感模块104改为导通开关单元SW2_11～SW2_ij。在另一实施例中，预设触控图样可为外界物体在触控装置上所呈现的触碰图样。举例来说，当传感模块104根据变化电容值CV1_11～CV1_mn判断外界物体与触控装置100的接触面积超过1╱4的触控装置100总面积时，传感模块104断开开关单元SW1_11～SW1_mn并导通开关单元SW2_11～SW2_ij。

在另一实施例中，传感模块104可根据变化电容值CV1_11～CV1_mn及外界物体所传送的一信号，决定是否导通开关单元SW2_11～SW2_ij。举例来说，外界物体可为一触控笔，该触控笔可传送位于一特定频带的信号。当传感模块104判断接收到位于该特定频带的信号(即判断外界物体为触控笔)且响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值超过一门限值时，传感模块104改为导通开关单元SW2_11～SW2_ij。而当位于特定频带的信号消失或者响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值变为小于该门限值时，传感模块104断开开关单元SW2_11～SW2_ij并导通开关单元SW1_11～SW1_mn。

在一实施例中，传感模块104交替地导通开关单元SW1_11～SW1_mn及开关单元SW2_11～SW2_ij，并调整导通开关单元SW1_11～SW1_mn的次数及导通开关单元SW2_11～SW2_ij的次数间的比例。举例来说，在每10次扫描触控装置100中变化电容值的程序中，传感模块104导通开关单元SW1_11～SW1_mn七次来取得变化电容值CV1_11～CV1_mn，且导通开关单元SW2_11～SW2_ij三次来取得变化电容值CV2_11～CV2_ij。当传感模块104判断变化电容值CV1_11～CV1_mn、CV2_11～CV2_ij中响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值饱和时，传感模块102改为在每10次扫描触控装置100中变化电容值的程序中导通开关单元SW2_11～SW2_ij七次且导通开关单元SW1_11～SW1_mn三次。在一实施例中，若变化电容值CV1_11～CV1_mn中响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值达到一门限值TH1，则判断变化电容值CV1_11～CV1_mn中响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值呈现饱和状态；而若变化电容值CV2_11～CV2_ij中响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值达到一门限值TH2，则判断变化电容值CV2_11～CV2_ij中响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值呈现饱和状态。因为产生变化电容值CV2_11～CV2_ij中单一变化电容值的触控单元的个数多于产生变化电容值CV1_11～CV1_mn中单一变化电容值的触控单元的个数，因此门限值TH2大于门限值TH1。举例来说，当传感区域SA_11～SA_ij中每一传感区域包括4个触控单元时，门限值TH2为门限值TH1的4倍。此外，当传感模块104判断变化电容值CV1_11～CV1_mn中响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值保持为饱和状态且变化电容值CV2_11～CV2_ij中响应于外界物体的接近或触碰所产生的变化电容值改为呈现未饱和状态时，传感模块改为在每10次扫描触控装置100中变化电容值的程序中导通开关单元SW1_11～SW1_mn七次且导通开关单元SW2_11～SW2_ij三次。

在一实施例中，当电子系统10进入一省电模式时，传感模块104断开开关单元SW1_11～SW1_mn且导通开关单元SW2_11～SW2_ij，以降低功率消耗。在电子系统10被唤醒且进入一正常运作模式时，传感模块104断开开关单元SW2_11～SW2_ij并导通开关单元SW1_11～SW1_mn。

上述实施例的触控模块TCM可使触控装置中的多个触控单元相互连接，以增加触控装置的灵敏度。根据不同应用及设计理念，本领域技术人员可据以实施合适的更动及修改。举例来说，传感区域SA_11～SA_mn不局限于为矩形。也就是说，位于同一传感区域的触控单元不限于形成一矩形。在一实施例中，传感区域SA_11～SA_mn的形状可为矩形、圆形或半圆形。

请参考图4，图4为本发明实施例一电子系统40的示意图。电子系统40相似于图1所示的电子系统10，因此具有相似功能的元件及信号沿用相同的符号。与图1不同的是，触控模块TCM改为被设置在触控装置400。图4所示触控单元P11～Pmn与开关单元SW1_11～SW1_mn、SW2_11～SW2_ij间的连接关系可参照前述，为求简洁，在此不赘述。

上述实施例中触控模块切换触控装置与传感模块间连接的流程可被归纳为一流程50，如图5所示。流程50用来感应来自触控装置的一或多个触控信号，其中触控装置包括多个传感区域且每一传感区域具有多个触控单元。流程50包括以下步骤：

步骤500：开始。

步骤502：判断是否增加触控装置的灵敏度，若是，执行步骤504；反之，执行步骤508。

步骤504：电性连接位于相同传感区域中的多个触控单元。

步骤506：感应来自触控装置的一或多个触控信号。

步骤508：结束。

根据流程50，传感模块根据电子系统的运作来决定是否增加触控装置的灵敏度。在一实施例中，当触控装置执行不需要高触控分辨率的特定功能(如一电子书应用程序)时，传感模块决定增加触控装置的灵敏度。在另一实施例中，当传感模块判断该一或多个触控信号在触控装置上呈现一预设触控图样时，传感模块决定增加触控装置的灵敏度。预设触控图样可为外界物体(如指尖或触控笔)的移动图样(如S形移动图样)，或是外界物体在触控装置上呈现的接触图样。在又另一实施例中，当传感模块接收到来自外界物体且位于一特定频带的信号并判断触控单元响应于外界物体的接近或碰触所产生的变化电容值大于一门限值时，传感模块决定增加触控装置的灵敏度。在还另一实施例中，当触控装置进入一省电模式时，传感模块决定增加触控装置的灵敏度。

当决定增加触控装置的灵敏度时，每一传感区域中的触控单元会被相互连接。根据不同应用及设计理念，每一传感区域的形状可被合适的更动。举例来说，传感区域的形状可为矩形、圆形或半圆形。在位于每一传感区域中的触控单元被相互连接后，传感模块判断每一传感区域中触控单元共同产生的变化电容值，以感应来自触控装置的一或多个触控信号。由于触控单元的面积小于包括多个触控单元的传感区域的面积，因此当每一传感区域中的触控单元被相互连接时，触控装置的灵敏度可被提升。

上述实施例中触控模块切换触控装置与传感模块间连接的流程可被归纳为一流程60，如图6所示。流程60用来感应来自触控装置的一或多个触控信号，其中触控装置包括多个传感区域且每一传感区域具有多个触控单元。流程60包括以下步骤：

步骤600：开始。

步骤602：交替地电性连接位于多个传感区域中每一传感区域的触控单元。

步骤604：分别判断多个传感区域的多个第一变化电容值及判断多个触控单元的多个第二变化电容值。

步骤606：调整交替地电性连接位于每一传感区域中触控单元的频率。

步骤608：结束。

根据流程60，位于每一传感区域中的触控单元会被交替地电性连接(即交替切换于正常模式与聚合模式之间)，以感应来自触控装置的一或多个触控信号。在聚合模式下，每一传感区域的触控单元会相互连接，以取得多个传感区域的多个第一变化电容值。在正常模式下，每一触控单元的变化电容值会被当作为多个第二变化电容值的其中一者。根据第一变化电容值及第二变化电容值，可判定来自触控装置的该一或多个触控信号。

进一步地，交替地连接位于多个传感区域中每一传感区域的触控单元的频率会根据响应于该一或多个触控信号的第一变化电容值及第二变化电容值来进行调整。举例来说，在起始时，在10次扫描变化电容值的程序中，每一传感区域的触控单元会在3次的扫描变化电容值的程序中被连接，以取得7次的第二变化电容值及3次的第一变化电容值。当响应于一或多个触控信号的第一变化电容值大于一第一门限值且响应于一或多个触控信号的第二变化电容值大于一第二门限值时，交替地连接位于多个传感区域中每一传感区域的触控单元的频率会被增加。举例来说，在10次扫描变化电容值的程序中，每一传感区域的触控单元会改为在7次扫描变化电容值的程序中被连接。当响应于一或多个触控信号的第一变化电容值小于第一门限值且响应于一或多个触控信号的第二变化电容值维持大于第二门限值时，交替地连接位于多个传感区域中每一传感区域的触控单元的频率会被减少。举例来说，在10次扫描变化电容值的程序中，每一传感区域的触控单元会再次改为3次扫描变化电容值的程序中被连接。需注意的是，由于用于产生第一变化电容值的触控单元个数多于用来产生第二变化电容值的触控单元个数，因此第一门限值大于第二门限值。在一实施例中，每一传感区域包括4个触控单元，第一门限值为第二门限值的4倍。

上述实施例中的触控模块能够使多个触控单元相互连接，以增加产生变化电容值的面积，从而增加触控装置的灵敏度。此外，由于当多个触控单元相互连接时扫描变化电容值的次数可获得减少，因此电子系统的功率消耗也会随之降低。

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。