CN101667078B - 检测触摸面板上的用户触摸的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测触摸面板上的用户触摸的方法及装置，方法包含：获取触摸面板的第一方向的多个几何差异，其中第一方向的多个几何差异的每一者代表触摸面板的第一方向上多个位置中两个位置的耦合量之间的差异；以及分析第一方向的多个几何差异以获得至少一分析结果，其中至少一分析结果包含有代表用户是否在一个或多个地方触摸了触摸面板的信息。本发明的方法及装置通过获取几何差异并对其进行分析，模拟数字转换可具有较小的动态范围与线性区域，从而降低了相关成本，同时仍能具有较好的检测精确度。

Description

检测触摸面板上的用户触摸的方法及装置

技术领域

本发明是有关于触摸面板，特别有关于检测触摸面板上的用户触摸的方法及装置。

背景技术

触摸面板现已广泛应用于便携装置中。举例来说，触摸面板可通过显示器或指纹识别器(fingerprint reader)的方式来实作，其中显示器或指纹识别器可应用在个人数字助理(Personal Digital Assistant，以下简称为PDA)与膝上型计算机中。特别地，模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter，以下简称为ADC)用于将触摸面板上不同位置的信号分别转换为数字值以检测用户是否触摸到触摸面板。依据现有技术的方法，用户触摸在触摸面板上的位置可通过检测数字值的最大值来确定。更特别的是，在现有技术方法的教导中，对应于ADC输出的最大值的位置实质上就是用户触摸在现有触摸面板上的位置。

在现有技术所提供的体系下，每一个ADC需要一个很大的动态范围以检测数字值的可能最大值，从而会增加相关成本。实际上，如果任何一个ADC没有对信号进行足够的线性转换，都会降低上述检测的精确度。因此，每一个ADC还需要一个很大的线性区域。

由于ADC的严格需求，如很大的动态范围与很大的线性区域，使得配备有现有触摸面板的便携装置的整体成本难以进一步降低。因此，需要一种新颖的方法及相关装置来解决现有技术的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种检测触摸面板上的用户触摸的方法及装置，以解决上述技术问题。

本发明的实施例提供一种检测触摸面板上的用户触摸的方法，包含有：获取触摸面板的第一方向的多个几何差异(geometric difference)，其中第一方向的多个几何差异的每一者代表触摸面板的第一方向上多个位置中两个位置的耦合量(coupling amount)之间的差异；以及分析第一方向的多个几何差异以获得至少一分析结果，其中至少一分析结果包含有代表用户是否在一个或多个地方触摸了触摸面板的信息。

本发明的实施例还提供一种检测触摸面板上的用户触摸的装置，包含有：模拟数字转换模块，用于对触摸面板的第一方向上多个位置的耦合量执行模拟数字转换；以及处理单元，用于获取第一方向的多个几何差异，以及分析第一方向的多个几何差异以获得至少一分析结果，其中第一方向的多个几何差异的每一者代表触摸面板的第一方向上多个位置中两个位置的耦合量之间的差异，以及至少一分析结果包含有代表用户是否在一个或多个地方触摸了触摸面板的信息。

本发明所提供的方法及装置与现有技术相比较，其有益效果包括：通过获取几何差异并对其进行分析，模拟数字转换可具有较小的动态范围与线性区域，从而降低了相关成本，同时仍能具有较好的检测精确度。

附图说明

图1为依据本发明第一实施例的检测触摸面板上的用户触摸的装置的示意图。

图2显示了依据本发明实施例应用在检测触摸面板上的用户触摸的方法中的几何差异的示例概况，其中也显示了通过减去无触摸平均值而获得的一种概况，以作比较之用。

图3为依据本发明第二实施例的检测触摸面板上的用户触摸的装置的示意图。

具体实施方式

在本说明书以及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件，本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件，本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则，在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含有”是开放式的用语，故应解释成“包含有但不限定于”，此外，“耦合”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述第一装置耦合于第二装置，则代表第一装置可以直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。

阅读了下文对于附图所示实施例的详细描述之后，本发明对所属技术领域的技术人员而言将显而易见。

图1为依据本发明第一实施例的检测触摸面板80上的用户触摸的装置100的示意图。如图1所示，利用虚线象征性地示意了触摸面板80的传感结构的至少一部分，如设置在虚线交叉处的触摸传感器。图1所示的传感结构的数目与排列方式仅用于阐释本发明的目的，并非用于限制本发明的范围。此外，本实施例的传感结构(如触摸传感器)可耦合至包含开关与电容器(如图1中所示耦合于端点10-0，10-1，10-2，...，10-(N-3)，10-(N-2)，10-(N-1)以及10-N的开关与电容器)的中间电路。在上述中间电路中，开关与电容器用来选择性地储存从传感结构获得的触摸面板80的耦合量(coupling amount)。因此，装置100可对耦合量进行检测以确定触摸面板80上的用户触摸。

依据本实施例，装置100包含模拟数字转换模块110与处理单元(如控制器120)。此外，模拟数字转换模块110包含多个模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter，以下简称为ADC)，如包含112-1，112-2，...，112-(N-2)，112-(N-1)以及112-N的第一组ADC。其中每一个ADC耦合于图1所示端点10-0，10-1，10-2，...，10-(N-3)，10-(N-2)，10-(N-1)以及10-N的其中两个，而不是耦合至单一端点。

图2显示了依据本发明实施例应用在检测触摸面板(如触摸面板80)上的用户触摸的方法中的几何差异(geometric difference)的示例概况(profile)，其中也显示了通过减去无触摸平均值(non-touching average)而获得的一种概况，以做比较之用。此方法可应用于图1所示的装置100，通过装置100来实作。因此，上述方法首先依据第一实施例进行描述。

模拟数字转换模块110对触摸面板80第一方向(如本实施例中垂直方向)上的多个位置的耦合量执行模拟数字转换。请注意，上述耦合量代表用户以多大力气触摸在触摸面板80上。实作上可利用一些电子特性(如电感值或电压值)来表示耦合量。

本实施例中的处理单元(即控制器120)利用模拟数字转换模块110来检测用户的触摸，以得到第一方向的多个几何差异。为了实现检测操作，如触摸面板80的垂直方向的检测操作，首先选择垂直列(column)中的多个传感结构(以虚线示出)，然后利用模拟数字转换模块110通过触摸面板80水平方向的导线(wire)分别进行检测。

本实施例中，第一方向(如垂直方向)的每一几何差异代表触摸面板80的第一方向上的多个位置中两个位置的耦合量之间的差异。

在一个实作例子中，可利用端点10-0，10-1，...，10-N上的电压V₀，V₁，...，V_N来代表第一方向的相应位置的耦合量。依据本实施例方法的第一策略，两个位置与触摸面板80的两个紧邻的(adjacent)触摸传感器相关，其中这两个紧邻的触摸传感器之间的实体距离不必等同于紧邻的显示像素之间的实体距离，上述显示像素关乎触摸面板80的显示分辨率。更特别的是，本实施例中，这两个紧邻的触摸传感器之间的实体距离可大于紧邻的显示像素之间的实体距离。因此，几何差异可表示为(V_n-V_n-1)，其中n＝1，2，...，或N。(V_n-V_n-1)的表示法将在下文进一步解释。

由于模拟数字转换模块110中的线路设计，ADC 112-1，112-2，...，112-N对第一方向的上述多个位置的耦合量差分地执行模拟数字转换以产生多个数字值。换句话说，本实施例中，上述ADC中的每一个(以下表示为112-J，其中J＝1，2，...，N)利用上述耦合量中的两个作为其差分输入，并对这两个耦合量执行模拟数字转换以产生上述数字值之一。因此，本实施例的处理单元(即控制器120)分别将这些数字值作为几何差异，如上述例子中表示为(V_n-V_n-1)的几何差异。

依据本实施例，控制器120分析第一方向的这些几何差异以相应地获得至少一分析结果，并通过结果信号Sr输出分析结果。此处，结果信号Sr所载有的分析结果包含有代表用户是否在一个或多个地方触摸了触摸面板80的信息。更特别的是，分析结果可进一步包含第一方向的上述一个或多个地方的至少一位置的坐标值。

请注意，在以上描述中，“地方”是特别用来描述用户触摸了触摸面板80的何处，以防止意义不明确并与“位置”相区分。当用户用指尖触摸在触摸面板80上时，其触摸在触摸面板80上的“地方”可能是一个区域，当用户用笔触摸触摸面板80时，其触摸在触摸面板80上的“地方”可能实质上是一个点，依据本实施例，装置100检测到的位置应该落在上述一个或多个地方之内。

请参照图2，最上端的概况(标示为“原始概况”)分别代表端点10-0，10-1，...，10-N上的各个电压V₀，V₁，...，V_N的原始概况。下一概况(标示为“通过减去无触摸平均值而获得的概况”)显示了现有技术的一种方法，此方法仍然要求每一ADC都具有很大的动态范围与很大的线性区域以获得此概况，且需要复杂的处理电路。

标示为“几何差异(V_n-V_n-1)的概况”的第三个概况是依据本实施例方法的第一策略而获得。依据本实施例，通过控制器120的分析，将极性发生改变的位置实质上定义为用户触摸的位置。更具体地说，用户触摸的位置是指一个正几何差异(图2中表示为“+”)、一个负几何差异(图2中表示为“-”)或以上两者所在的位置，此位置与极性变化相关，极性变化可以是从正变负或从负变正。如图2所示，当用户触摸了触摸面板80的两个地方时，控制器120通过找到极性变化发生的位置来分析第一方向上的几何差异，以获得分析结果。

关于图2所示的第三个概况，请注意，在本例中，对几何差异的分析可基于从正到负的极性变化，如对应于第三个概况中的负溢出(slop)。这一分析规则是很实用的，如两个手指在触摸面板80上很靠近的时候。依据本实施例，由于几何差异以(V_n-V_n-1)而不是(V_n-1-V_n)来计算，只有在遇到第三个概况的负溢出的时候，控制器120才将极性变化发生的位置确定为用户触摸在触摸面板80上的位置。类似地，如果几何差异以(V_n-1-V_n)计算，对几何差异的分析可基于从负到正的极性变化，如对应于第三个概况中的正溢出。因此，控制器120通过结果信号Sr输出分析结果，其中分析结果可进一步包含对应于用户触摸在触摸面板80上的两个位置的坐标值。

与第二个概况相比较，第三个概况表明本发明实施例的方法需要较小的模拟数字转换的动态范围，因此可降低相关成本并减少占用面积。此外，依据本实施例方法第一策略的ADC(如112-1，112-2，...，112-N)仅在零交越电平(如第三个概况中水平虚线显示的位置)附近需要线性转换。换句话说，本实施例的方法不要求每一个ADC都具有很大的线性区域，但仍具有很好的检测精确度。

与现有技术相反，本发明实施例所提供的方法和装置不需要计算无触摸平均值(即没有手指触摸触摸面板80时的平均电平)，也不需要从每一数字值中减去无触摸平均值。因此大大降低了处理负载。此外，因为无触摸平均值很容易因应于不同的条件(如温度、湿度或触摸面板80的使用时间)发生变化，现有技术必须对无触摸平均值进行校准。然而，无论遇到何种条件，本实施例可移除决定是否要减去无触摸平均值的问题，因此与现有技术相比较，本实施例的方法和装置的性能均可得到显著提升。

为简洁起见，仅绘示了垂直方向上的第一组ADC 112-1，112-2，...，112-N及其至端点10-0，10-1，...，10-N的导线(wiring)。水平方向上的第二组ADC及其导线类似于垂直方向，因此未显示在图1中。

可选地，依据第一实施例的变化情形，第一组ADC 112-1，112-2，...，112-N以及第二组ADC可实作于同一个模拟数字转换模块110中，而不是如上文所述分别实作于两个模拟数字转换模块中。

上述操作除了应用在垂直方向之外，类似的操作也可用于水平方向，以下将作简述。

依据本实施例，包含水平方向的第二组ADC的另一模拟数字转换模块用于对触摸面板的第二方向上的多个位置的耦合量进行模拟数字转换，本实施例中第二方向为水平方向。

本实施例的控制器120更利用水平方向的模拟数字转换模块检测用户的触摸，以获得第二方向的多个几何差异。依据本实施例，第二方向的几何差异的每一者代表触摸面板80的第二方向上多个位置中两个位置的耦合量之间的差异。另外，控制器120分析第二方向的几何差异以获得至少一分析结果，并通过结果信号Sr输出此分析结果。类似地，结果信号Sr所载有的分析结果进一步包含第二方向的上述一个或多个地方的至少一位置的坐标值。

总体来说，依据第一实施例的不同变化情形，上述两个位置可与触摸面板80上两个邻近但不紧邻的触摸传感器相关。举例来说，依据本实施例方法的第二策略，上述几何差异中的一个可表示为(V_n-V_n-2)，其中n＝2，3，...，或N。依据本实施例方法的第三策略，上述几何差异中的一个可表示为(V_n-V_n-2)，其中n＝2，4，6，...，等等。

请再次参照图2，最下端的概况(标示为“几何差异(V_n-V_n-2)的概况”)是依据本实施例方法的策略之一而获得。类似地，最下端的概况同样表明此方法不需要每一ADC都具有很大的动态范围或很大的线性区域。最下端的概况典型地发生在依据本发明的一些简化或特殊应用中。如，不需要很精确地检测用户触摸位置的情况，或两紧邻触摸传感器的耦合量之间的差异难以区分的情况。此外，为了达到较好的检测精确度，可校准用户触摸位置与极性变化发生位置之间的轻微偏移。为了简洁起见，对于其它策略的类似描述不再重复。

图3为依据本发明第二实施例的检测触摸面板(如触摸面板80)上的用户触摸的装置200的示意图。如上文第一实施例所述，端点10-0，10-1，...，10-N上的电压V₀，V₁，...，V_N可分别代表第一方向的相应位置的耦合量。

如图3所示，模拟数字转换模块210包含ADC，如高速ADC 212，更包含多路复用器218。高速ADC 212分别对第一方向的多个位置的耦合量时分地执行模拟数字转换，以产生多个数字值。

更特别的是，多路复用器218依次选择第一方向的多个位置的耦合量中的一个或两个。在一个例子中，通过来自控制器220的选择信号Ss，多路复用器218选择(如多路传输)其中的两个耦合量，并将所选择的两个耦合量输出到高速ADC 212。然后，高速ADC 212对所选择的两个耦合量执行模拟数字转换以产生数字值之一。因此，本实施例的处理单元(即控制器220)以数字值作为几何差异。

另一例子中，通过来自控制器220的选择信号Ss，多路复用器218选择其中一个耦合量作为所选择的耦合量，并将所选择的耦合量输出到高速ADC 212。然后，高速ADC 212对所选择的耦合量执行模拟数字转换以产生数字值之一。因此，本实施例的处理单元(即控制器220)分别计算数字值之间的差异以产生几何差异。本例中，控制器220将数字值之间的差异分别作为几何差异。

请注意，在从高速ADC 212接收全部数字值之前，本实施例的处理单元(即控制器220)便可开始产生几何差异并开始对其进行分析以加速装置200的效能。此外，方法的不同策略(如上述的第一、第二以及第三策略)均可适用于本实施例的装置200。

依据第二实施例，同样的模拟数字转换模块210可用于水平方向的处理。依据第二实施例的变化情形，两个同样的模拟数字转换模块210可集成于同一个模块中，其中此变化情形的多路复用器218依次选择全部耦合量中的一个或两个，此处的全部耦合量包括第一方向上的多个位置的耦合量以及第二方向上的多个位置的耦合量。此外，此方法的不同策略(如上述的第一、第二以及第三策略)均可应用于此变化情形的装置200。为简洁起见，此处不再赘述。

请注意，与上文所述类似，用户触摸在触摸面板80上的位置可通过确定零交越点来检测。然而，此仅用来说明本发明的原理，并非用于限定本发明。关于检测用户触摸在触摸面板80上的位置的其它实作选择均可适用于上述实施例的变化情形。举例来说，将耦合量与阈值电平作比较也是可行的。

所属技术领域的技术人员可轻易完成的均等改变或润饰均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求书所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种检测触摸面板上的用户触摸的方法，该方法包含：

获取该触摸面板的第一方向的多个几何差异，其中该第一方向的该多个几何差异的每一者代表该触摸面板的该第一方向上多个位置中两个位置的耦合量之间的差异；以及

分析该第一方向的该多个几何差异以获得至少一分析结果，其中该至少一分析结果包含有代表该用户是否在一个或多个地方触摸该触摸面板的信息。

2.如权利要求1所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，该两个位置与该触摸面板的两个邻近的触摸传感器相关。

3.如权利要求1所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，该两个位置与该触摸面板的两个紧邻的触摸传感器相关。

4.如权利要求1所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，获取该触摸面板的该第一方向的该多个几何差异的步骤更包含：

分别对该第一方向的该多个位置的该多个耦合量差分地执行模拟数字转换，以产生多个数字值；以及

分别利用该多个数字值来作为该多个几何差异。

5.如权利要求4所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，分别对该第一方向的该多个位置的该多个耦合量差分地执行模拟数字转换以产生该多个数字值的步骤更包含：

利用该多个位置的该多个耦合量中的两个耦合量作为模拟数字转换器的差分输入；以及

利用该模拟数字转换器对该两个耦合量执行模拟数字转换以产生该多个数字值的一者。

6.如权利要求1所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，获取该触摸面板的该第一方向的该多个几何差异的步骤更包含：

分别对该第一方向的该多个位置的该多个耦合量时分地执行模拟数字转换，以产生多个数字值；以及

分别计算该多个数字值之间的差异以产生该多个几何差异。

7.如权利要求6所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，分别对该第一方向的该多个位置的该多个耦合量时分地执行模拟数字转换以产生该多个数字值的步骤更包含：

依次选择该第一方向的该多个位置的该多个耦合量的至少一者；以及

对所选择的耦合量时分地执行模拟数字转换，以产生该多个数字值的一者。

8.如权利要求1所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，该至少一分析结果进一步包含该第一方向上该一个或多个地方的至少一位置的坐标值。

9.如权利要求1所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，更包含：

获取该触摸面板的第二方向的多个几何差异，其中该第二方向的该多个几何差异的每一者代表该触摸面板的该第二方向上多个位置中两个位置的耦合量之间的差异；以及

分析该第二方向的该多个几何差异，以获得该至少一分析结果。

10.如权利要求9所述的检测触摸面板上的用户触摸的方法，其特征在于，该至少一分析结果进一步包含该第二方向上该一个或多个地方的至少一位置的坐标值。

11.一种检测触摸面板上的用户触摸的装置，该装置包含：

模拟数字转换模块，用于对该触摸面板的第一方向上多个位置的耦合量执行模拟数字转换；以及

处理单元，用于获取该第一方向的多个几何差异，以及分析该第一方向的该多个几何差异以获得至少一分析结果，其中该第一方向的该多个几何差异的每一者代表该触摸面板的该第一方向上该多个位置中两个位置的耦合量之间的差异，以及该至少一分析结果包含有代表该用户是否在一个或多个地方触摸该触摸面板的信息。

12.如权利要求11所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该两个位置与该触摸面板的两个邻近的触摸传感器相关。

13.如权利要求11所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该两个位置与该触摸面板的两个紧邻的触摸传感器相关。

14.如权利要求11所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该模拟数字转换模块包含：

多个模拟数字转换器，用于分别对该第一方向的该多个位置的该多个耦合量差分地执行模拟数字转换，以产生多个数字值；

其中该处理单元分别利用该多个数字值来作为该多个几何差异。

15.如权利要求14所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该多个模拟数字转换器的每一者利用该多个位置的该多个耦合量中的两个耦合量作为该模拟数字转换器的差分输入；以及对该两个耦合量执行模拟数字转换以产生该多个数字值的一者。

16.如权利要求11所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该模拟数字转换模块包含：

模拟数字转换器，用于分别对该第一方向的该多个位置的该多个耦合量时分地执行模拟数字转换，以产生多个数字值；

其中该处理单元分别计算该多个数字值之间的差异以产生该多个几何差异。

17.如权利要求16所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该模拟数字转换模块更包含：

多路复用器，用于依次选择该第一方向的该多个位置的该多个耦合量的至少一者；

其中该模拟数字转换器对所选择的耦合量执行模拟数字转换，以产生该多个数字值的一者。

18.如权利要求11所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该至少一分析结果进一步包含该第一方向上该一个或多个地方的至少一位置的坐标值。

19.如权利要求11所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该模拟数字转换模块更对该触摸面板的第二方向的多个位置的耦合量执行模拟数字转换；该处理单元利用该模拟数字转换模块来检测用户触摸，以获取该第二方向的多个几何差异；其中该第二方向的该多个几何差异的每一者代表该触摸面板的该第二方向上该多个位置中两个位置的耦合量之间的差异，以及该处理单元分析该第二方向的该多个几何差异以获得该至少一分析结果。

20.如权利要求19所述的检测触摸面板上的用户触摸的装置，其特征在于，该至少一分析结果进一步包含该第二方向上该一个或多个地方的至少一位置的坐标值。

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