CN103777828A - 可重组感测点的触控面板装置及感测方法 - Google Patents

可重组感测点的触控面板装置及感测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可重组感测点的触控面板装置及感测方法，包括有一面板、多个感测点、多个切换器、及一控制器。多个感测点布设于面板上，用以感测一外部对象的触碰，并产生相对应的感应信号。多个切换器中的每一个该切换器的一第一端连接至一对应的感测点，每一个该切换器的一第二端连接至一共同输出端。控制器连接至该多个切换器的每一个该切换器的一控制端，以控制多个切换器是否电气连接至共同输出端。其中，控制器设定该多个切换器的控制端，以让部分的多个感测点电气连接至该共同输出端，以便进行阶层式区块触碰感测。

Description

可重组感测点的触控面板装置及感测方法
技术领域
本发明是关于触控面板的技术领域，尤指一种可重组感测点的触控面板装置及感测方法。
背景技术
触控面板的技术原理是当手指或其他介质接触到屏幕时，依据不同感应方式，侦测电压、电流、声波或红外线等，进而测出触压点的坐标位置。例如电阻式触控面板即为利用上、下电极间的电位差，用以计算施压点位置检测出触控点所在。电容式触控面板是利用排列的透明电极与人体之间的静电结合所产生的电容变化，从所产生的电流或电压来检测其坐标。
依据电容触控技术原理而言，其可分为表面式电容触控感测(SurfaceCapac it ive)及投射式电容触控感测(Projected Capacitive)这两种技术。投射式电容触控感测(Projected Capacitive)技术又可分为自电容(Selfcapacitance)及互电容(Mutual capacitance)。
图1是一已知的自电容感测的示意图。如图1所示，其是于一面板上，于X方向上设置有m行(column)的电极点，于于Y方向上设置有n列(row)的电极点。每一个电极点110电气连接至一多任务器120，再经由该多任务器120而连接至一驱动及传感器(图未示)。该多任务器120是一个m×n至一多任务器，以让该m×n个电极点110可连接至该驱动及传感器。当进行自电容感测时，该驱动及传感器依序驱动一个电极点110，并由该电极点110感测电压，由此经由m×n次驱动及感测，即可完成一个触控平面的感测。
图2是另一已知自电容感测的示意图，其在第一时间周期，先由第一方向的驱动及传感器210驱动第一方向的导体线，以对第一方向的导体线的自电容(Cs)充电。再于第二时间周期，驱动及传感器210侦测第一方向的导体在线的电压，以获得n个资料。又于第三时间周期，由第二方向的驱动及传感器220驱动第二方向的导体线，以对第二方向的导体线的自电容充电。再于第四时间周期，驱动及传感器220侦测第二方向的导体在线的电压，以获得m个资料。因此，总共可获得m+n个资料。其需执行m+n次驱动及感测，以完成一个触控平面的感测。
图2中的已知自电容感测方法是在同一条导体在线同时连接有驱动电路及感测电路，先对导体线驱动后，再对同一导体线感测其信号的变化量，以决定自电容大小。它的好处是资料量较少，触控面板的单一影像(image)只有m+n笔资料，节省硬件成本。由于资料处理的量较少，所以具有较低的功率消耗，与较高的报点率。
图3是已知互电容(感测的示意图。其是感测互电容Cm)的大小变化，以判断是否有物体靠近触控面板，同样地，互电容并非实体电容，其是第一方向的导体线与第二方向的导体线之间互感应电容。
如图3所示，驱动器310是配置于第一方向(Y)上，传感器320是配置于第二方向(X)上，于第一时间周期T1前半周期时，由驱动器310对第一方向的导体线330驱动，其使用电压Vy_1对互感应电容(Cm)350充电，于第一时间周期T1后半周期时，所有传感器320感测所有第二方向的导体线340上的电压(Vo_1，Vo_2，…，Vo_m)，以获得m个资料，经过n个驱动周期后，即可获得m×n个资料。其需执行m×n次驱动及感测，以完成一个触控平面的感测。互电容(Cm)感测方法的优点为浮接导体和接地导体的信号不同方向，故可以很轻易的判断是否为人体触碰。同时由于有每一个点的真实坐标，多点同时触摸时，可以分辨出每一个点的真实位置，互感应电容(Cm)感测方法容易支持多点触控的应用。
然而不论是自电容感测或是互电容感测，其至少需要经过m+n次驱动及感测，才完成一个触控平面的感测。当触控平面变大或是触控分辨率加大时，完成一个触控平面的感测的时间则急速增加，进而限制触控分辨率，降低报点率。已知电容式触控面板的技术实仍有改善的空间。
发明内容
本发明的目的主要是在提供一种可重组感测点的触控面板装置及感测方法，以有效地降低触碰侦测次数，进而降低触碰侦测所需的时间，以提高触控分辨率，增加触控报点率。
依据本发明的一特色，本发明提出一种可重组感测点的触控面板装置，包括有一面板、多个感测点、多个切换器、及一控制器。该多个感测点布设于该面板上，用以感测一外部对象的触碰，并产生相对应的感应信号。该多个切换器中的每一个该切换器的一第一端连接至一对应的感测点，每一个该切换器的一第二端连接至一共同输出端。该控制器连接至该多个切换器的每一个该切换器的一控制端，以控制多个切换器是否电气连接至该共同输出端。其中，该控制器设定该多个切换器的控制端，以让部分的多个感测点电气连接至该共同输出端，俾进行阶层式区块触碰感测。
依据本发明的另一特色，本发明提出一种触控感测方法，其是运用于一可重组感测点的触控面板装置，该可重组感测点的触控面板装置包含布设于一面板上的多个感测点及一控制器，该多个感测点用以感测一外部对象的触碰，该控制器将该多个感测点分成多个区块，并以每一个区块为单位，俾进行阶层式区块触碰感测，该方法先使用该控制器将该多个感测点分成N1等分的第一感测区块，以分别进行N1次触碰感测，当中N1为大于1的整数。该控制器依据触碰感测结果，由该N1个第一感测区块选择一第一感测区块，并将该选择的第一感测区块的感测点分成N2等分的第二感测区块，以分别进行N2次触碰感测，当中N2为大于1的整数。
附图说明
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，以下配合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是一已知的自电容感测的示意图。
图2是另一已知自电容感测的示意图。
图3是已知互电容感测的示意图。
图4是本发明一种可重组感测点的触控面板装置的方块图。
图5是本发明切换器的电路图。
图6是本发明阶层式区块触碰感测的示意图。
图7是本发明阶层式区块触碰感测的另一示意图。
图8是本发明阶层式区块触碰感测的又一示意图。
图9是本发明阶层式区块触碰感测的应用示意图。
图10是已知切换器的电路图。
图11是本发明触控感测方法的流程图。
具体实施方式
图4是本发明一种可重组感测点的触控面板装置400的方块图，该触控面板装置400包括有一面板410、多个感测点420、多个切换器430及一控制器440。
该多个感测点420布设于该面板410上，用以感测一外部对象的触碰(图未示)，并产生相对应的电压。该多个感测点共有M×N个感测点，该M×N个感测点是以矩阵形式排列于该面板上，于一第一方向(X方向)上有M个感测点，于一第二方向(Y方向)上有N个感测点，当中M、N为大于1的整数。其中，该第一方向是垂直第二方向。
该多个切换器430中的每一个该切换器430的一第一端431连接至一对应的感测点420，每一个该切换器430的一第二端433连接至一共同输出端0com。
图5是本发明切换器的电路图，该切换器430包括包含一接脚510、一电阻520、一第一二极管530、一第二二极管540、及一开关550。
该接脚510经由该切换器430的第一端431连接至一对应的感测点420，该电阻520的一端连接至该接脚510。该第一二极管530的阳极连接至该电阻520的另一端连，其阴极连接至一高电位(V+)。该第二二极管540的阴极连接至该电阻520的另一端连，其阳极连接至一低电位(V-)。该开关550的一端连接至该电阻520的另一端，其另一端连接至该共同输出端0com，其控制端551连接至该控制器440。
该控制器440接至该多个切换器430的每一个切换器430的控制端551，以控制多个切换器430是否电气连接至该共同输出端0com。
该控制器440设定该多个切换器430的控制端551，以让部分的多个感测点420电气连接至该共同输出端，以进行触碰感测。亦即，该控制器440设定该多个切换器430的控制端551，以将该多个感测点420分成多个区块，并以每一个区块为单位，以便进行阶层式区块(hierarchicalblock)触碰感测。
该控制器440将该M×N个感测点420分成N1等分的第一感测区块，以分别进行N1次触碰感测，当中N1为大于1的整数。该控制器440依据触碰感测结果，由该N1个第一感测区块选择一第一感测区块，并将该选择的第一感测区块的感测点分成N2等分的第二感测区块，以分别进行N2次触碰感测，当中N2为大于1的整数。该控制器440依据触碰感测结果，由该N2个第二感测区块选择一第二感测区块，并将该选择的第二感测区块的感测点分成N3等分的第三感测区块，以分别进行N3次触碰感测，当中N3为大于1的整数。上述只说明将该M×N个感测点420进行三次阶层式区块触碰感测，熟于该技术者可基于本发明的描述，进行更多次的阶层式区块触碰感测，不予赘述。
图6是本发明阶层式区块触碰感测的示意图。该控制器440将该M×N个感测点420分成4等分(N1＝4)的第一感测区块，以分别进行4次触碰感测。
当该控制器440判定触碰位置位于第一感测区块610时，该控制器440依据触碰感测结果，由该4个第一感测区块选择第一感测区块610，并将该选择的第一感测区块610的感测点分成9等分(N2＝9)的第二感测区块，以分别进行9次触碰感测。
当该控制器440判定触碰位置位于第二感测区块620时，该控制器440依据触碰感测结果，由该9个第二感测区块选择第二感测区块620，并将该选择的第二感测区块620的感测点分成4等分(N3＝4)的第三感测区块，以分别进行4次触碰感测。
当该控制器440判定触碰位置位于第三感测区块630时，该控制器440依据触碰感测结果，由该4个第三感测区块选择第三感测区块630，并将该选择的第三感测区块630的感测点分成9等分(N4＝9)的第四感测区块，以分别进行9次触碰感测。
由上述说明可知，本发明只需执行26次(4+9+4+9)阶层式区块(hierarchical block)触碰感测，而其触碰分辨率为1296(4×9×4×9)。
图7是本发明阶层式区块触碰感测的另一示意图。其是对列(row)方向进行阶层式区块触碰感测。该控制器440将该M×N个感测点420依列(row)方向分成3等分(N1＝3)的第一感测区块，以分别进行3次触碰感测。
当该控制器440判定触碰位置位于第一感测区块710时，该控制器440依据触碰感测结果，由该3个第一感测区块选择第一感测区块710，并将该选择的第一感测区块710的感测点分成3等分(N2＝3)的第二感测区块，以分别进行3次触碰感测。
当该控制器440判定触碰位置位于第二感测区块720时，该控制器440依据触碰感测结果，由该3个第二感测区块选择第二感测区块720，并将该选择的第二感测区块720的感测点分成3等分(N3＝3)的第三感测区块，以分别进行3次触碰感测。
图8是本发明阶层式区块触碰感测的又一示意图。其是对行(column)方向进行阶层式区块触碰感测。该控制器440将该M×N个感测点420依行(column)方向分成2等分(N1＝2)的第一感测区块，以分别进行2次触碰感测。
当该控制器440判定触碰位置位于第一感测区块810时，该控制器440依据触碰感测结果，由该2个第一感测区块选择第一感测区块810，并将该选择的第一感测区块810的感测点分成2等分(N2＝2)的第二感测区块，以分别进行2次触碰感测。
当该控制器440判定触碰位置位于第二感测区块820时，该控制器440依据触碰感测结果，由该2个第二感测区块选择第二感测区块820，并将该选择的第二感测区块820的感测点分成3等分(N3＝3)的第三感测区块，以分别进行3次触碰感测。
图9是本发明阶层式区块触碰感测的应用示意图。其中，M为48，N为27，共有48×27个感测点。由前述说明可知，只要将27列的感测点阶层式地依序分成3等分、3等分、3等分，只需执行9次(＝3+3+3)阶层式区块触碰感测，即可判断出触碰点位于哪一列的感测点上。同理，只要将48列的感测点阶层式地依序分成2等分、2等分、2等分、2等分、3等分，只需执行11次(＝2+2+2+2+3)阶层式区块触碰感测，即可判断出触碰点位于哪一行的感测点上，亦即总共只需执行20次(＝9+11)触碰感测即可得知触碰点在该面板410上的位置。
然而，已知的自电容触碰感测技术则需75次(＝48+27)触碰感测。而已知的互电容触碰感测技术则需1296次(＝48×27)触碰感测，方能确定触碰位置。由前述比较可知，本发明可重组感测点的触控面板装置400以有效地降低触碰侦测次数，进而降低触碰侦测所需的时间，以提高触控分辨率。尤其适合应用于高分辨率的触控面板装置上。
图10是已知切换器的电路图，该切换器1000包括包含一接脚1010、一二极管1020、一二极管1030、及一开关1040。
如图10所示，由于要防护静电放电(ElectroStatic Discharge，ESD)，故二极管1020及二极管1030的尺寸要大，以让静电电流过，以免静电电流进入集成电路中。由于二极管1020及二极管1030的尺寸大，故其电容亦大。若是如图4中所示，将每一个该切换器430的一第二端433连接至一共同输出端0com，则于共同输出端0com会形成很大的电容效应。然而，如本发明切换器的电路，由于电阻520会限制静电电流的大小，故该第一二极管530及该第二二极管540的尺寸可以变小，故其电容亦可变小，故将每一个该切换器430的一第二端433连接至一共同输出端0com，不会于共同输出端0com会形成很大的电容效应。
图11是本发明触控感测方法的流程图，其是运用于如图4所示的可重组感测点的触控面板装置400，该可重组感测点的触控面板装置400包含布设于一面板上的多个感测点420及一控制器440，该多个感测点420用以感测一外部对象的触碰，该控制器440将该多个感测点420分成多个区块，并以每一个区块为单位，以进行阶层式区块触碰感测。
该多个感测点共有M×N个感测点420，该M×N个感测点420是以矩阵形式排列，于一第一方向上有M个感测点，于一第二方向上有N个感测点，当中M、N为大于1的整数。该第一方向是垂直第二方向。
首先于步骤(A)中，该控制器440将该多个感测点420分成N1等分的第一感测区块，以分别进行N1次触碰感测，当中N1为大于1的整数。
于步骤(B)中，该控制器依据触碰感测结果，由该N1个第一感测区块选择一第一感测区块，并将该选择的第一感测区块的感测点分成N2等分的第二感测区块，以分别进行N2次触碰感测，当中N2为大于1的整数。
于步骤(C)中，该控制器依据触碰感测结果，由该N2个第二感测区块选择一第二感测区块，并将该选择的第二感测区块的感测点分成N3等分的第三感测区块，以分别进行N3次触碰感测，当中N3为大于1的整数。
由前述可知，该触控面板装置400的一触碰感测分辨率为N1×N2×N3，该触控面板装置400执行N1+N2+N3次触碰感测。同时，熟习该技术者亦可依据本发明技术对第三感测区块进行阶层式区块(hierarchicalblock)触碰感测，以获得所需要的触碰感测分辨率。
由前述说明可知，本发明在进行触控侦测时，利用该多个切换器430，将多个感测点420分成多个区块，并以每一个区块为单位，以便进行阶层式区块(hierarchical block)触碰感测，由此减少触碰感测的次数，进而降低触碰侦测所需的时间，以提高触控分辨率。当触控面板装置上的触控分辨率提升时，已知的自电容感测技术或是互电容感测技术均随着触控分辨率提升而增加其触碰感测的次数，不适合应用于高触控分辨率的装置上，而本发明的技术，并不会随着触控分辨率提升而线性增加其触碰感测的次数，特别适合应用于高触控分辨率的装置上。
由上述可知，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于已知技术的特征，极具实用价值。惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (14)

1.一种可重组感测点的触控面板装置，包括有：
一面板；
多个感测点，布设于该面板上，用以感测一外部对象的触碰，并产生相对应的感应信号；
多个切换器，每一个该切换器的一第一端连接至一对应的感测点，每一个该切换器的一第二端连接至一共同输出端；以及
一控制器，连接至该多个切换器的每一个该切换器的一控制端，以控制多个切换器是否电气连接至该共同输出端；
其中，该控制器设定该多个切换器的控制端，以让部分的多个感测点电气连接至该共同输出端，以便进行触碰感测。
2.如权利要求1所述的可重组感测点的触控面板装置，其中，该控制器设定该多个切换器的控制端，以将该多个感测点分成多个区块，并以每一个区块为单位，以进行阶层式区块触碰感测。
3.如权利要求2所述的可重组感测点的触控面板装置，其中，该多个感测点共有M×N个感测点，该M×N个感测点是以矩阵形式排列于该面板上，于一第一方向上有M个感测点，于一第二方向上有N个感测点，当中M、N为大于1的整数。
4.如权利要求3所述的可重组感测点的触控面板装置，其中，该控制器将该M×N个感测点分成N1等分的第一感测区块，以分别进行N1次触碰感测，当中N1为大于1的整数。
5.如权利要求4所述的可重组感测点的触控面板装置，其中，该控制器依据触碰感测结果，由该N1个第一感测区块选择一第一感测区块，并将该选择的第一感测区块的感测点分成N2等分的第二感测区块，以分别进行N2次触碰感测，当中N2为大于1的整数。
6.如权利要求5所述的可重组感测点的触控面板装置，其中，该控制器依据触碰感测结果，由该N2个第二感测区块选择一第二感测区块，并将该选择的第二感测区块的感测点分成N3等分的第三感测区块，以分别进行N3次触碰感测，当中N3为大于1的整数。
7.如权利要求1所述的可重组感测点的触控面板装置，其中，该每一个该切换器包含一接脚、一电阻、一第一二极管、一第二二极管、及一开关。
8.如权利要求7所述的可重组感测点的触控面板装置，其中，该接脚连接至一对应的感测点，该电阻一端连接至该接脚，该第一二极管的阳极连接至该电阻的另一端连，其阴极连接至一高电位，该第二二极管的阴极连接至该电阻的另一端连，其阳极连接至一低电位，该开关的一端连接至该电阻的另一端连，其另一端连接至该共同输出端，其控制端连接至该控制器。
9.如权利要求2所述的可重组感测点的触控面板装置，其中，该第一方向垂直第二方向。
10.一种触控感测方法，其是运用于一可重组感测点的触控面板装置，该可重组感测点的触控面板装置包含布设于一面板上的多个感测点及一控制器，该多个感测点用以感测一外部对象的触碰，该控制器将该多个感测点分成多个区块，并以每一个区块为单位，以便进行阶层式区块触碰感测，该方法包含：
该控制器将该多个感测点分成N1等分的第一感测区块，以分别进行N1次触碰感测，当中N1为大于1的整数；以及
该控制器依据触碰感测结果，由该N1个第一感测区块选择一第一感测区块，并将该选择的第一感测区块的感测点分成N2等分的第二感测区块，以分别进行N2次触碰感测，当中N2为大于1的整数。
11.如权利要求10所述的触控感测方法，其中，该控制器依据触碰感测结果，由该N2个第二感测区块选择一第二感测区块，并将该选择的第二感测区块的感测点分成N3等分的第三感测区块，以分别进行N3次触碰感测，当中N3为大于1的整数。
12.如权利要求11所述的触控感测方法，其中，该多个感测点共有M×N个感测点，该M×N个感测点是以矩阵形式排列，于一第一方向上有M个感测点，于一第二方向上有N个感测点，当中M、N为大于1的整数。
13.如权利要求12所述的触控感测方法，其中，该第一方向垂直第二方向。
14.如权利要求13所述的触控感测方法，其中，该触控面板装置的一触碰感测分辨率为N1×N2×N3，该触控面板装置执行N1+N2+N3次触碰感测。
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