CN101799728B - 触碰感测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触碰感测装置及方法，可以精确侦测触控面板上被触碰的位置，亦可达到省电的功效。触碰感测装置包含触控面板、转换单元及计算单元。触控面板具有复数条水平感应线及垂直感应线，用以在对触控面板进行触碰动作时，分别感应产生对应的复数个水平感应讯号及垂直感应讯号；转换单元依据该些水平感应讯号及垂直感应讯号，产生复数个二维感应讯号，每一二维感应讯号系依据其中一水平感应讯号与其中一垂直感应讯号两者的乘积而决定；计算单元依据该些二维感应讯号，决定触碰动作在触控面板上的触碰位置。

Description

触碰感测装置及方法

技术领域

本发明涉及触控面板(touch panel)，尤指一种用于触控面板的触碰感测装置(touch sensing device)及方法。

背景技术

近几年来，触控面板作为一种输入装置，已逐渐应用至多种电子装置中，如手机、个人数字助理(PDA)、平板计算机(Tablet PC)等等。在利用触控面板进行输入时，有多种操作方式，以指示电子装置执行不同的动作。例如，在触控面板上滑动代表移动(moving)，点一下代表按鼠标的左键，点两下代表按鼠标右键，点一下加上滑动代表拖曳(drag)…等等。然而，要使前述各种操作方式能顺利运作，必须精确侦测到触控面板在各个时间点被触碰的位置，才能决定要执行何种相对应的动作。例如，在触控面板上滑动时，可依据前后时间点所触碰的位置，来判断移动的方向及距离。

另外，由于触控面板多应用于可携式的电子装置，因此触控面板的耗电多寡亦是影响电子装置效能的重要因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种触碰感测装置及方法，以精确侦测触控面板上被触碰的位置，亦可达到省电的功效。

为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种触碰感测装置，包含：一触控面板，具有复数条水平感应线及复数条垂直感应线，用以在对该触控面板进行一触碰动作时，分别感应产生对应的复数个水平感应讯号及复数个垂直感应讯号；一转换单元，耦接至该触控面板，用以依据该些水平感应讯号及该些垂直感应讯号，产生复数个二维感应讯号，其中每一二维感应讯号系依据该些水平感应讯号其中之一与该些垂直感应讯号其中之一两者的乘积而决定；以及一计算单元，耦接至该转换单元，用以依据该些二维感应讯号，计算出该触碰动作在该触控面板上的触碰位置。

本发明另提供了一种触碰感测方法，包含：感应触控面板上的触碰动作，以产生复数个水平感应讯号及复数个垂直感应讯号，其中每一水平感应讯号对应一垂直坐标，每一垂直感应讯号对应水平坐标；依据该些水平感应讯号及该些垂直感应讯号，产生复数个二维感应讯号，其中每一二维感应讯号系依据该些水平感应讯号其中之一与该些垂直感应讯号其中之一两者的乘积而决定；以及依据该些二维感应讯号，决定该触碰动作在该触控面板上的触碰位置。

本发明采用的触碰感测装置及方法，可以精确侦测触控面板上被触碰的位置，亦可达到省电的功效。

附图说明

图1为本发明的触碰感测装置的一实施例的方块图。

图2(a)为一电容式触控面板的示意图。

图2(b)为图2(a)的电容式触控面板内部的感应电路的示意图。

图3为显示在使用图2(a)的电容式触控面板时，图1的触碰感测装置如何计算触碰位置的实例。

图4为本发明较佳实施例的触碰感测方法流程图。

【主要组件符号说明】

10：触碰感测装置            11：触控面板

12：转换单元                13：计算单元

21、22：定电流源            23、24：开关

25：多任务器                26：迟滞比较器

40～42：触碰感测方法的一较佳实施例的流程

具体实施方式

图1为本发明的触碰感测装置的一实施例的方块图，其中，触碰感测装置10包含一触控面板11、一转换单元12及一计算单元13。触控面板11具有复数条垂直感应线及复数条水平感应线，每一垂直感应线对应一水平坐标，每一水平感应线对应一垂直坐标，换言之，这些水平感应线及垂直感应线交错分布于触控面板11上，形成一个二维的坐标系。当使用者对触控面板11进行一触碰动作时，各条垂直感应线及水平感应线即分别进行感应，以产生相对应的垂直感应讯号及水平感应讯号。其中，垂直感应讯号代表触控面板11上对应水平坐标所感应到的触碰强度，水平感应讯号则代表对应垂直坐标所感应到的触碰强度。转换单元12耦接至触控面板11，可将触控面板11所产生的垂直感应讯号及水平感应讯号两两相乘，以产生复数个二维感应讯号，亦即，每个二维感应讯号代表某一垂直感应讯号与某一水平感应讯号两者的乘积。藉此，转换单元12可将原本一维的垂直感应讯号及水平感应讯号，转换为二维的感应讯号，而每个二维感应讯号即代表触控面板11上某一组水平坐标与垂直坐标的位置所感应到触碰强度。此外，藉由将垂直感应讯号及水平感应讯号两两相乘，亦可使垂直感应讯号及水平感应讯号所包含的噪声变小，达到滤除噪声的效果，使所得到的二维感应讯号更能精确反映感应的结果。

计算单元13耦接至转换单元12，可依据转换单元12所产生的二维感应讯号，计算出使用者的触碰动作在触控面板11上的触碰位置，其中，该触碰位置的水平坐标系依据该些二维感应讯号及其所对应的水平坐标而决定，而该触碰位置的垂直坐标则依据该些二维感应讯号及其所对应的垂直坐标而决定。于此实施例中，该触碰位置的水平坐标为每个二维感应讯号及其所对应的水平坐标的乘积之和除以该些二维感应讯号之和所获得之商，而该触碰位置的垂直坐标为每个二维感应讯号及其所对应的垂直坐标的乘积之和除以该些二维感应讯号之和所获得之商，以计算精确的触碰位置。计算单元13在计算出触碰位置的水平坐标及垂直坐标后，便将这些信息传给电子装置的微控制器(图未显示)，以解读这些信息代表的意义(如移动或拖曳等等)，据以执行对应的动作。

举例而言，假设触控面板11有三条垂直感应线及两条水平感应线，分别对应X1、X2、X3的水平坐标及Y1、Y2的垂直坐标。再假设其所感应产生的垂直感应讯号及水平感应讯号分别为a1、a2、a3及b1、b2，则转换单元12可产生六个二维感应讯号a1*b1、a1*b2、a2*b1、a2*b2、a3*b1及a3*b2。计算单元13所得的触碰位置的水平坐标X与垂直坐标Y分别为：

X＝(a1*b1*X1+a1*b2*X1+a2*b1*X2+a2*b2*X2+a3*b1*X3+a3*b2*X3)/(a1*b1+a1*b2+a2*b1+a2*b2+a3*b1+a3*b2)                式(1)

Y＝(a1*b1*Y1+a1*b2*Y2+a2*b1*Y1+a2*b2*Y2+a3*b1*Y1+a3*b2*Y2)/(a1*b1+a1*b2+a2*b1+a2*b2+a3*b1+a3*b2)                式(2)

于此实施例中，转换单元12将每个水平感应讯号与一水平临界值作比较，只选取其中一部份的水平感应讯号，例如选取大于水平临界值者，排除未选取者。同样地，转换单元12也将每个垂直感应讯号与一垂直临界值作比较，只选取其中一部份的垂直感应讯号，例如选取大于垂直临界值者，排除未选取者；转换单元12依据所选取的水平感应讯号与垂直感应讯号，来产生二维感应讯号。在另一实施例中，计算单元13将每个二维感应讯号与二维临界值作比较，只选取其中一部份的二维感应讯号，例如选取大于二维临界值者，来进行该触碰位置的计算，未选取者则不列入考虑。前述水平临界值、垂直临界值及二维临界值皆为经验值，可用来过滤掉较小或不具代表性的感应讯号，以简化计算。在另一实施例中，转换单元12分别依据水平临界值与垂直临界值来选取水平感应讯号与垂直感应讯号，而计算单元13则依据二维临界值来选取二维感应讯号，以更大幅度地简化计算。

于此实施例中，触控面板11系一电容式触控面板(capacitive touchpanel)14，如图2(a)所示。其中，电容式触控面板14具有M条垂直感应线及N条水平感应线(图2(a)系以M＝N＝5为例)，分别对应至X1～X5水平坐标及Y1～Y5垂直坐标。在电容式触控面板14中，每条垂直感应线及水平感应线具有一等效电容，当使用者触碰面板14时，会造成这些等效电容值的改变，而垂直感应线及水平感应线所感应产生的垂直感应讯号及水平感应讯号，即代表等效电容值的改变量。垂直(或水平)感应线的等效电容值改变量越大，即代表其对应的水平(或垂直)坐标越接近触碰位置。

图2(b)为电容式触控面板14内部的感应电路的示意图，其中，每一垂直感应线及水平感应线的等效电容皆耦接至多任务器25，由一控制讯号来切换，多任务器25的输出端耦接至一迟滞比较器(hysteresis comparator)26的输入端，迟滞比较器26的另一输入端则耦接至一参考电压源Vref。当多任务器25切换至某一等效电容时，开关23导通、开关24不导通，使定电流源21对该等效电容充电，此时该等效电容的电位低于迟滞比较器26的迟滞带(hysteresisband)的上限，因此迟滞比较器26的输出讯号为高电位。当该等效电容充电至迟滞带的上限时，迟滞比较器26的输出讯号即转为低电位，并且开关24导通、开关23不导通，使该等效电容经由定电流源22放电。待该等效电容放电至迟滞带的下限时，迟滞比较器26的输出讯号再恢复为高电位。举例而言，电容式触控面板14可利用一较快的频率讯号及计数电路(图未显示)来计数该等效电容充放电一次所经历的频率周期数；或者，该计数电路亦可设定为计算该等效电容充放电复数次所经历的频率周期数，以代表该等效电容所产生的触控感应频率。

当使用者触碰电容式触控面板14时，会使触碰位置及其附近的垂直感应线与水平感应线的等效电容值变大，造成等效电容的充放电时间变长，所经历的频率周期数也变大。因此，可利用频率周期数的改变量来代表等效电容值的改变，亦即，垂直感应线与水平感应线所感应产生的垂直感应讯号及水平感应讯号即代表频率周期数的改变量，作为后续转换单元12产生二维感应讯号及计算单元13计算触碰位置之用。当电容式触控面板14上有触碰动作时，经由多任务器25快速切换至每一垂直感应线与每一水平感应线对应的等效电容，图2(b)的感应电路即可分别计算每一等效电容充放电一次所经历的频率周期数。将所得的频率周期数减去未有触碰动作时等效电容充放电一次所经历的频率周期数，即为频率周期数的改变量。

由于转换单元12可将一维感应讯号转换为二维感应讯号，电容式触控面板14仅需切换至每个一维的等效电容进行频率周期数的计算(以图2(a)为例，仅需5+5＝10次的计算量)，而不需就每个二维位置分别计算(需5*5＝25次的计算量)。由于执行频率周期数的计算相当耗电，因此上述实施例可以达到省电的效果。

图3为显示在使用电容式触控面板14时，触碰感测装置10如何计算触碰位置的实例。在触碰动作进行时，电容式触控面板14利用如图2(b)所示的感应电路，分别计算对应于X1～X5及Y1～Y5的等效电容充放电一次所经历的频率周期数。接着，将这些频率周期数分别减去未触碰时的频率周期数(假设皆为100)，即为频率周期数的变化量，其中，对应于X1～X5的频率周期数变化量，即为垂直感应讯号；对应于Y1～Y5的频率周期数变化量，即为水平感应讯号。转换单元12将任一对应于X1～X5的频率周期数变化量与任一对应于Y1～Y5的频率周期数变化量两两相乘，得到25个二维乘积，即为二维感应讯号。如前文所述，计算单元13可将每个二维感应讯号与二维临界值作比较，以排除某些较小的二维感应讯号，简少运算量并排除噪声的影响。图3中，若二维临界值为20，则计算单元13选取(X2，Y2)、(X2，Y3)、(X2，Y4)及(X3，Y2)所对应的二维乘积，依据前述式(1)与式(2)的方式，来计算触碰位置的水平坐标X与垂直坐标Y：

X＝(100*X2+50*X2+30*X2+30*X3)/(100+50+30+30)

Y＝(100*Y2+50*Y3+30*Y4+30*Y2)/(100+50+30+30)

请注意，转换单元12亦可依据上述实施例所揭露的利用垂直或水平临界值，排除某些较小的频率周期数变化量，即垂直或水平感应讯号，以简化运算量并排除噪声的影响。

图4为本发明的触碰感测方法的一较佳实施例的流程图，包含下列步骤：步骤40：感应一触控面板上的触碰动作，以产生复数个水平感应讯号及复数个垂直感应讯号，其中每一水平感应讯号对应一垂直坐标，每一垂直感应讯号对应一水平坐标。步骤41：依据该些水平感应讯号及该些垂直感应讯号，产生复数个二维感应讯号，其中每个二维感应讯号系依据该些水平感应讯号其中之一与该些垂直感应讯号其中之一两者的乘积而决定，较佳地，可比较该些水平感应讯号与一水平临界值，以选取该些水平感应讯号至少其中之一，来产生该些二维感应讯号；亦可比较该些垂直感应讯号与一垂直临界值，以选取该些垂直感应讯号至少其中之一，来产生该些二维感应讯号，以简化运算量并排除噪声的影响。步骤42：依据该些二维感应讯号，计算出该触碰动作在该触控面板上的触碰位置，触碰位置的水平坐标系为每个二维感应讯号及其所对应的水平坐标的乘积之和除以该些二维感应讯号之和所获得之商，触碰位置的垂直坐标系为每个二维感应讯号及其所对应的垂直坐标的乘积之和除以该些二维感应讯号之和所获得之商，较佳地，亦可先比较该些二维感应讯号与二维临界值，以选取该些二维感应讯号至少其中之一，再进行触碰位置的计算，以简化运算量并排除噪声的影响。

综上所述，本发明揭露一种触碰感测装置，包含：触控面板，具有复数条水平感应线及复数条垂直感应线，用以在对触控面板进行触碰动作时，分别感应产生对应的复数个水平感应讯号及复数个垂直感应讯号；转换单元，耦接至触控面板，用以依据水平感应讯号及垂直感应讯号，产生复数个二维感应讯号，其中每一二维感应讯号系依据水平感应讯号其中之一与垂直感应讯号其中之一两者的乘积而决定；以及计算单元，耦接至转换单元，用以依据二维感应讯号，决定触碰动作在触控面板上的触碰位置。

以上所述系利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。凡熟知此类技艺人士皆能明了，可根据以上实施例的揭示而做出诸多可能变化，仍不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种触碰感测装置，其特征在于，包含：

一触控面板，具有复数条水平感应线及复数条垂直感应线，用以在对该触控面板进行一触碰动作时，分别感应产生对应的复数个水平感应讯号及复数个垂直感应讯号；

一转换单元，耦接至该触控面板，用以依据该些水平感应讯号及该些垂直感应讯号，产生复数个二维感应讯号，其中每一二维感应讯号系依据该些水平感应讯号其中之一与该些垂直感应讯号其中之一两者的乘积而决定；以及

一计算单元，耦接至该转换单元，用以依据该些二维感应讯号，决定该触碰动作在该触控面板上的一触碰位置；该触碰位置的水平坐标系藉由将每一二维感应讯号及其所对应的水平坐标的乘积之和除以该些二维感应讯号之和而获得；该触碰位置的垂直坐标系藉由将每一二维感应讯号及其所对应的垂直坐标的乘积之和除以该些二维感应讯号之和而获得。

2.如权利要求1所述的触碰感测装置，其特征在于，该转换单元比较该些水平感应讯号与一水平临界值，以选取该些水平感应讯号至少其中之一，用以产生该些二维感应讯号。

3.如权利要求1所述的触碰感测装置，其特征在于，该转换单元比较该些垂直感应讯号与一垂直临界值，以选取该些垂直感应讯号至少其中之一，用以产生该些二维感应讯号。

4.如权利要求1所述的触碰感测装置，其特征在于，该计算单元比较该些二维感应讯号与一二维临界值，以选取该些二维感应讯号至少其中之一，决定该触碰位置。

5.如权利要求1所述的触碰感测装置，其特征在于，该触控面板系为一电容式触控面板。

6.一种触碰感测方法，其特征在于，包含：

感应一触控面板上的一触碰动作，以产生复数个水平感应讯号及复数个垂直感应讯号，其中每一水平感应讯号对应一垂直坐标，每一垂直感应讯号对应一水平坐标；

依据该些水平感应讯号及该些垂直感应讯号，产生复数个二维感应讯号，其中每一二维感应讯号系依据该些水平感应讯号其中之一与该些垂直感应讯号其中之一两者的乘积而决定；以及

依据该些二维感应讯号，决定该触碰动作在该触控面板上的一触碰位置；该触碰位置的水平坐标系藉由将每一二维感应讯号及其所对应的水平坐标的乘积之和除以该些二维感应讯号之和而获得；该触碰位置的垂直坐标系藉由将每一二维感应讯号及其所对应的垂直坐标的乘积之和与该些二维感应讯号之和而获得。

7.如权利要求6所述的触碰感测方法，其特征在于，该产生该些二维感应讯号的步骤将该些水平感应讯号与一水平临界值进行比较，以选取该些水平感应讯号至少其中之一，用以产生该些二维感应讯号。

8.如权利要求6所述的触碰感测方法，其特征在于，该产生该些二维感应讯号的步骤将该些垂直感应讯号与一垂直临界值进行比较，以选取该些垂直感应讯号至少其中之一，用以产生该些二维感应讯号。

9.如权利要求6所述的触碰感测方法，其特征在于，该决定步骤比较该些二维感应讯号与一二维临界值，以选取该些二维感应讯号至少其中之一，依据所选取的二维感应讯号决定该触碰位置。

10.如权利要求6所述的触碰感测方法，其特征在于，该触控面板系一电容式触控面板。

Images