CN104915079A - 电容式触控装置及其感测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电容式触控装置及其感测方法，该电容式触控装置包括一触控面板、至少一触碰侦测单元以及一处理单元。该触碰侦测单元扫描该触控面板、获得一N位感测数据以及将该N位感测数据压缩为一L位感测数据。该处理单元接收该L位感测数据、将该L位感测数据解压缩为该N位感测数据以及根据该N位感测数据计算一触碰之一坐标。本发明能降低传送感测数据的时间、功率消耗以及触碰侦测单元之内存容量需求及处理单元之内存容量需求。

Description

电容式触控装置及其感测方法
【技术领域】
本发明涉及一种电容式触控装置，特别涉及一种电容式触控装置及其感测方法。
【背景技术】
当一电容式触控面板应用至一大尺寸装置时，感测线数量增加。此外，对于增加感测速度及计算扫描结果的需求也增加。
于轴交错式(Axis Intersect；AI)电容感测技术中，是以自电容(self-capacitance)感测方法侦测一触碰之坐标。然而轴交错式电容感测技术会发生鬼点(ghost point)问题，因此无法侦测多点触碰(multi-point touch)。相对地，于全点可寻址(All-Points Addressable；APA)电容感测技术中，通常是以互电容(mutual-capacitance)感测方法侦测一触碰之坐标，因此全点可寻址电容感测技术可侦测多点触碰。
一电容式触控装置包括一触控面板、若干个触控集成电路(Integrated Circuits；IC)以及一处理单元。目前有两种方法计算一触碰之一坐标。第一种方法中，由触控集成电路扫描触控面板以获得感测资料并根据该感测资料计算触碰之坐标。在计算触碰之坐标之后，将触碰之坐标传送至处理单元。第二种方法中，由于处理单元的计算能力优于触控集成电路的计算能力，因此由处理单元计算触碰之坐标以加快获得触碰之坐标的速度。更明确地说，触控集成电路扫描触控面板以获得感测数据，接着触控集成电路将感测数据传送至处理单元，处理单元根据感测数据计算触碰之坐标。简言之，第一种方法中，触控集成电路将触碰之坐标传送至处理单元，第二种方法中，触控集成电路将感测数据传送至处理单元。感测数据的数量是大于触碰之坐标的数量，因此传送感测数据的时间大于传送触碰之坐标的时间，特别是当电容式触控装置采用全点可寻址电容感测技术时更加明显。此外，当大量的感测数据传送至处理单元时，也会增加功率消耗。
因此，需要对上述当触控集成电路将感测数据传送至处理单元时，感测数据数量大的问题提出解决方法。
【发明内容】
本发明之一目的在于提供一种电容式触控装置及其感测方法。
根据本发明之一方面，电容式触控装置包括一触控面板、至少一触碰侦测单元以及一处理单元。该触碰侦测单元电性耦接至该触控面板以扫描该触控面板、获得一目前图框内之一N位感测数据以及将该目前图框内之该N位感测数据压缩为该目前图框内之一L位感测数据。N及L为正整数，且L小于N。该处理单元电性耦接至该触碰侦测单元以接收该目前图框内之该L位感测数据、将该目前图框内之该L位感测数据解压缩为该目前图框内之该N位感测数据以及根据该目前图框内之该N位感测数据计算一触碰之一坐标。
根据本发明之另一方面，电容式触控装置之感测方法包括：由该触碰侦测单元扫描该触控面板以获得一目前图框内之一N位感测数据；由该触碰侦测单元将该目前图框内之N位感测数据压缩为该目前图框内之一L位感测数据，其中N及L为正整数，且L小于N；由该处理单元接收该目前图框内之该L位感测数据；由该处理单元将该目前图框内之该L位感测数据解压缩为该目前图框内之该N位感测数据；以及由该处理单元根据该目前图框内之该N位感测数据计算一触碰之一坐标。
本发明之电容式触控装置及电容式触控装置之感测方法能降低传送感测数据的时间、功率消耗以及触碰侦测单元之内存容量需求及处理单元之内存容量需求。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1绘示本发明之一电容式触控装置；
图2绘示一N位感测数据以及一L位感测数据的数据格式；以及
图3绘示本发明之一电容式触控装置之感测方法流程图。
【具体实施方式】
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。
请参阅图1以及图2，图1绘示本发明之一电容式触控装置10，图2绘示一N位感测数据以及一L位感测数据的数据格式。电容式触控装置10包括一触控面板100、至少一触碰侦测单元102以及一处理单元104。触碰侦测单元102电性耦接至触控面板100以扫描该触控面板100、获得一目前图框内之N位(bit)感测数据以及将该目前图框内之N位感测数据压缩为该目前图框内之L位感测数据，N及L为正整数，且L小于N。处理单元104电性耦接至触碰侦测单元102以透过一接口106接收该目前图框内之L位感测数据、将该目前图框内之L位感测数据解压缩为该目前图框内之N位感测数据、侦测一触碰以及根据该目前图框内之N位感测数据计算该触碰之一坐标(即位置)。于一较佳实施例中，处理单元104是设置于一主机(未图标)内，且该处理单元104的计算能力优于触碰侦测单元102的计算能力。接口106是选自串行外围接口(Serial Peripheral Interface；SPI)总线、内部整合电路(Inter-Integrated Circuit；I2C)以及通用串行总线(Universal Serial Bus；USB)所构成群组中之其中一者。
一般来说，触碰侦测单元102包括一12位至16位模拟至数字转换器(Analog-to-Digital Converter；ADC)，也就是说，N等于12至16。于现有技术中，N位感测数据全部传送至处理单元104，因此传送N位感测数据的时间长、功率消耗高且接口106需要高带宽(bandwidth)。于本发明之电容式触控装置10中，N位感测数据被压缩成L位感测数据，该目前图框内之L位感测数据包括一起始位M(start bit)以及一结束位K(end bit)，起始位M及结束位K是预先由触碰侦测单元102或处理单元104设定。若L太小，虽然可以增进N位感测数据的压缩率(compression ratio)，但处理单元104计算出的坐标会不精确，因此L不能太小。于一较佳实施例中，该目前图框内之L位感测数据的数据长度(data length)为该目前图框内之N位感测数据的数据长度的一半，也就是说，当N等于12时，L等于6；当N等于16时，L等于8。
于一较佳实施例中，触碰侦测单元102可以透过行程编码法(run-length encoding method)、夏农-法诺编码法(Shannon-Fanocoding method)、霍夫曼编码法(Huffman coding method)以及指数哥伦布编码法(exponential-Golomb coding method)所构成群组中之其中一者来进一步压缩该目前图框内之L位感测数据，以增进N位感测数据的压缩率。
藉由将N位感测数据压缩为L位感测数据，本发明之电容式触控装置10能解决现有技术中传送N位感测数据的时间长、功率消耗高且接口106需要高带宽的缺点。
当L位感测数据的每一位为“1”时，代表L位感测数据处于一饱和情况(saturated condition)。因此，L位感测数据不足以被精确地解压缩为N位感测数据，本发明之电容式触控装置10能调整下一图框之一L位感测数据的动态范围(dynamic range)。该下一图框之L位感测数据的动态范围代表该L位感测数据的范围是可调整的。更明确地说，当该目前图框之L位感测数据的每一位皆为“1”时，透过将起始位M及结束位K之至少一者位移(shifting)来调整该下一图框之L位感测数据的动态范围。
上述饱和情况可以由触碰侦测单元102或处理单元104侦测。当触碰侦测单元102侦测到饱和情况时，触碰侦测单元102将起始位M及结束位K左移至少一位来直接调整下一图框之L位感测数据的动态范围，因此下一图框之L位感测数据的数据长度维持不变。于另一实施例中，触碰侦测单元102仅将起始位M左移至少一位来直接调整下一图框之L位感测数据的动态范围，因此下一图框之L位感测数据的数据长度增加至少一位，最后触碰侦测单元102通知处理单元104下一图框之L位感测数据的动态范围已被调整。举例来说，触碰侦测单元102传送如图2所示之一触发位(toggle bit)来通知处理单元104下一图框之L位感测数据已开始。
当处理单元104侦测到饱和情况时，处理单元104传送一调整指令至触碰侦测单元102，触碰侦测单元102根据该调整指令将起始位M及结束位K左移至少一位来调整下一图框之L位感测数据的动态范围，因此下一图框之L位感测数据的数据长度维持不变。于另一实施例中，触碰侦测单元102根据该调整指令仅将起始位M左移至少一位来调整下一图框之L位感测数据的动态范围，因此下一图框之L位感测数据的数据长度增加，最后触碰侦测单元102通知处理单元104下一图框之L位感测数据的动态范围已被调整。举例来说，触碰侦测单元102传送如图2所示之触发位来通知处理单元104下一图框之L位感测数据已开始。
在饱和情况不再发生之后，也就是说，触碰侦测单元102或处理单元104未侦测到饱和情况时，L位感测数据所增加的动态范围可以降为原来的动态范围。
请参阅图3，图3绘示本发明之一电容式触控装置之感测方法流程图。
电容式触控装置包括一触控面板、至少一触碰侦测单元以及一处理单元。
于步骤S300中，由触碰侦测单元扫描触控面板以获得一目前图框内之N位感测数据。
于步骤S310中，由触碰侦测单元将该目前图框内之N位感测数据压缩为该目前图框内之L位感测数据，N及L为正整数，且L小于N。于一较佳实施例中，该目前图框内之L位感测数据的数据长度为该目前图框内之N位感测数据的数据长度的一半。
于步骤S320中，由触碰侦测单元透过行程编码法、夏农-法诺编码法、霍夫曼编码法以及指数哥伦布编码法所构成群组中之其中一者压缩该目前图框内之L位感测数据。步骤S320为可选择(optional)的步骤。
于步骤S330中，由处理单元接收该目前图框内之L位感测数据。
于步骤S340中，由处理单元将该目前图框内之L位感测数据解压缩为该目前图框内之N位感测数据。
于步骤S350中，由处理单元根据该目前图框内之N位感测数据计算一触碰之一坐标。
该目前图框内之L位感测数据包括一起始位以及一结束位，起始位及结束位为预先设定。当该目前图框之L位感测数据的每一位皆为“1”时，透过将起始位及结束位之至少一者位移来调整下一图框之L位感测数据的动态范围。
于一第一实施例中，触碰侦测单元将起始位及结束位左移至少一位来调整下一图框之L位感测数据的动态范围，且触碰侦测单元通知处理单元下一图框之L位感测数据的动态范围已被调整。
于一第二实施例中，触碰侦测单元将起始位左移至少一位来调整下一图框之L位感测数据的动态范围，且触碰侦测单元通知处理单元下一图框之L位感测数据的动态范围已被调整。
于一第三实施例中，处理单元传送一调整指令至触碰侦测单元，触碰侦测单元根据该调整指令将起始位及结束位左移至少一位来调整下一图框之L位感测数据的动态范围，且触碰侦测单元通知处理单元下一图框之L位感测数据的动态范围已被调整。
于一第四实施例中，处理单元传送一调整指令至触碰侦测单元，触碰侦测单元根据该调整指令将起始位左移至少一位来调整下一图框之L位感测数据的动态范围，且触碰侦测单元通知处理单元下一图框之L位感测数据的动态范围已被调整。
根据实验可知，当N位感测数据仅透过行程编码法、夏农-法诺编码法、霍夫曼编码法以及指数哥伦布编码法所构成群组中之其中一者压缩时，压缩率大约为50％。当N位感测数据被压缩为L位感测数据且L位感测数据再进一步透过行程编码法、夏农-法诺编码法、霍夫曼编码法以及指数哥伦布编码法所构成群组中之其中一者压缩时，压缩率可以从50％大幅降低至15％。此外，也能够降低触碰侦测单元之内存容量需求及处理单元之内存容量需求。
电容式触控装置及电容式触控装置之感测方法能降低传送感测数据的时间、功率消耗以及触碰侦测单元之内存容量需求及处理单元之内存容量需求。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种电容式触控装置，其特征在于，包括：
一触控面板；
至少一触碰侦测单元，电性耦接至该触控面板以扫描该触控面板、获得一目前图框内之一N位感测数据以及将该目前图框内之该N位感测数据压缩为该目前图框内之一L位感测数据，其中N及L为正整数，且L小于N；以及
一处理单元，电性耦接至该触碰侦测单元以接收该目前图框内之该L位感测数据、将该目前图框内之该L位感测数据解压缩为该目前图框内之该N位感测数据，以及根据该目前图框内之该N位感测数据计算一触碰之一坐标。
2.根据权利要求1所述的电容式触控装置，其特征在于，该目前图框内之该L位感测数据的数据长度为该目前图框内之该N位感测数据的数据长度的一半。
3.根据权利要求1所述的电容式触控装置，其特征在于，该触碰侦测单元进一步透过行程编码法、夏农-法诺编码法、霍夫曼编码法以及指数哥伦布编码法所构成群组中之其中一者压缩该目前图框内之该L位感测数据。
4.根据权利要求1所述的电容式触控装置，其特征在于，该目前图框内之该L位感测数据包括一起始位以及一结束位，且该起始位及该结束位为预先设定。
5.根据权利要求4所述的电容式触控装置，其特征在于，当该目前图框之该L位感测数据的每一位皆为“1”时，将该起始位及该结束位之至少一者位移来调整一下一图框之一L位感测数据的动态范围。
6.根据权利要求5所述的电容式触控装置，其特征在于，该触碰侦测单元将该起始位左移至少一位来调整该下一图框之该L位感测数据的动态范围，且该触碰侦测单元通知该处理单元该下一图框之该L位感测数据的动态范围已被调整，或者
该触碰侦测单元将该起始位及该结束位左移至少一位来调整该下一图框之该L位感测数据的动态范围，且该触碰侦测单元通知该处理单元该下一图框之该L位感测数据的动态范围已被调整。
7.根据权利要求5所述的电容式触控装置，其特征在于，该处理单元传送一调整指令至该触碰侦测单元，该触碰侦测单元根据该调整指令将该起始位左移至少一位来调整该下一图框之该L位感测数据的动态范围，且该触碰侦测单元通知该处理单元该下一图框之该L位感测数据的动态范围已被调整，或者
该触碰侦测单元根据该调整指令将该起始位及该结束位左移至少一位来调整该下一图框之该L位感测数据的动态范围，且该触碰侦测单元通知该处理单元该下一图框之该L位感测数据的动态范围已被调整。
8.一种电容式触控装置之感测方法，其特征在于，该电容式触控装置包括一触控面板、至少一触碰侦测单元以及一处理单元，该感测方法包括：
由该触碰侦测单元扫描该触控面板以获得一目前图框内之一N位感测数据；
由该触碰侦测单元将该目前图框内之N位感测数据压缩为该目前图框内之一L位感测数据，其中N及L为正整数，且L小于N；
由该处理单元接收该目前图框内之该L位感测数据；
由该处理单元将该目前图框内之该L位感测数据解压缩为该目前图框内之该N位感测数据；以及
由该处理单元根据该目前图框内之该N位感测数据计算一触碰之一坐标。
9.根据权利要求8所述的电容式触控装置之感测方法，其特征在于，该目前图框内之该L位感测数据的数据长度为该目前图框内之该N位感测数据的数据长度的一半。
10.根据权利要求8所述的电容式触控装置之感测方法，其特征在于，在由该触碰侦测单元将该目前图框内之N位感测数据压缩为该目前图框内之该L位感测数据的步骤之后，进一步包括：
由该触碰侦测单元透过行程编码法、夏农-法诺编码法、霍夫曼编码法以及指数哥伦布编码法所构成群组中之其中一者压缩该目前图框内之该L位感测数据。
11.根据权利要求8所述的电容式触控装置之感测方法，其特征在于，该目前图框内之该L位感测数据包括一起始位以及一结束位，且该起始位及该结束位为预先设定。
12.根据权利要求11所述的电容式触控装置之感测方法，其特征在于，当该目前图框之该L位感测数据的每一位皆为“1”时，将该起始位及该结束位之至少一者位移来调整一下一图框之一L位感测数据的动态范围。
13.根据权利要求12所述的电容式触控装置之感测方法，其特征在于，由该触碰侦测单元将该起始位左移至少一位来调整该下一图框之该L位感测数据的动态范围，且该触碰侦测单元通知该处理单元该下一图框之该L位感测数据的动态范围已被调整，或者
由该触碰侦测单元将该起始位及该结束位左移至少一位来调整该下一图框之该L位感测数据的动态范围，且该触碰侦测单元通知该处理单元该下一图框之该L位感测数据的动态范围已被调整。
14.根据权利要求12所述的电容式触控装置之感测方法，其特征在于，由该处理单元传送一调整指令至该触碰侦测单元，该触碰侦测单元根据该调整指令将该起始位左移至少一位来调整该下一图框之该L位感测数据的动态范围，且该触碰侦测单元通知该处理单元该下一图框之该L位感测数据的动态范围已被调整，或者
该触碰侦测单元根据该调整指令将该起始位及该结束位左移至少一位来调整该下一图框之该L位感测数据的动态范围，且该触碰侦测单元通知该处理单元该下一图框之该L位感测数据的动态范围已被调整。
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