TW202022572A - 觸控面板之抗雜訊方法、 觸控面板控制電路以及觸控裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控面板之抗雜訊方法，包括以下步驟：(1)傳送一掃描訊號至一觸控面板的複數個驅動端的一端；(2)自該觸控面板的複數個感測端中的一端接收一感測訊號，並對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n]；(3)基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]及一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中該參考值疊代公式為X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cosψ+1)+X[n-3]；(4)比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值；以及(5)將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值。

Description

觸控面板之抗雜訊方法、　觸控面板控制電路以及觸控裝置

本發明係關於觸控螢幕，尤指一種觸控面板之抗雜訊方法。

眾所周知，觸控面板可分為電阻式觸控面板、電容式觸控面板、紅外線式觸控面板、表面聲波式觸控面板、電磁式觸控面板與光學式觸控面板等，其中，電容式觸控面板由於具有高穿透率、反應速度快與使用壽命長等優點，因此已被普遍且廣泛地整合於各類3C電子產品的觸控螢幕中。

圖1為一習知觸控面板控制電路的架構圖。如圖1所示，一觸控面板控制電路1’包括：一控制單元11’ 、一驅動電路12’、 一訊號感測電路13’、一時鐘單元14’ 及一類比數位轉換電路15’。於操作時，控制單元11’會控制驅動電路12’以循序產生複數個掃描訊號至一觸控面板2’，而訊號感測電路13’會自觸控面板2’循序接收複數個感測訊號，且各所述感測訊號會在時鐘單元14’的控制下，由類比數位轉換電路15’轉換成數位資料以供控制單元11’計算出一物體(例如:手指)在觸控面板2’上的至少一觸摸位置或一觸控手勢。

一般而言，在沒有受到共模雜訊(所述共模雜訊可來自一充電裝置或一顯示裝置)影響的情況下，以一段正弦(或餘弦)訊號作為所述掃描訊號輸入觸控面板2’之後，類比數位轉換電路15’便會將訊號感測電路13’所輸出的一段感測訊號轉成數位資料並將所述數位資料傳送至控制單元11’，而控制單元11’會將所述數位資料還原成一段經過幅度調製的正弦(餘弦)波訊號(如圖2所示)，然後，再對所述經過幅度調製的正弦(餘弦)波訊號進行一解調處理以獲得待檢測的觸摸資訊。

然而，觸控面板2’在工作時卻容易受到共模雜訊的干擾，因此，若所述掃描訊號(例如:一段正弦波訊號)是在受到共模雜訊的情況下輸入觸控面板2’，則觸控面板控制電路1’最終得到的訊號會是一段包含抖動的正弦(餘弦)波訊號(如圖3所示)。可想而知，即使對所述包含抖動的正弦(餘弦)波訊號進行解調處理，仍舊無法準確地還原待檢測的觸摸資訊。

由上述說明可知，就觸控面板的控制操作而言，共模雜訊勢必影響觸控面板控制電路1’對於發生於觸控面板之觸控事件的檢測速度與準確度；嚴重者，可能會導致觸控面板控制電路1’無法計算出正確的觸控位置，造成觸控失效。目前，已知的雜訊消除方式包括於觸控面板控制電路1’之中增設數位濾波器，藉以利用加權平均、取中間值算法、取算數平均值算法等方式達到抑制或消除雜訊之效果；然而，這樣的方式並無法有效地抑制共模雜訊。另一方面，中國專利公開號CN1503118A還提出了一種用於防止觸控面板之雜訊的裝置，其主要是利用時鐘電路來控制資料接收，藉此方式達到降低雜訊的產生。可惜的是，所述用於防止觸控面板之雜訊的裝置具有結構複雜與整體成本過高等缺點。

為解決前述問題，本領域亟需一種新穎的觸控面板之抗雜訊方法。

本發明之主要目的在於提出一種觸控面板之抗雜訊方法，其可應用於現有的任一觸控面板控制電路與任一種觸控裝置之中，用以有效地抑制與消除感測訊號所帶有的共模雜訊，達到具體提升所述觸控面板控制電路對於觸摸控制之位置與資訊的分析速度與準確度。另一方面，本發明同時提出整合有所述抗雜訊方法的一種觸控面板控制電路與一種觸控裝置。

為達到上述目的，一種觸控面板之抗雜訊方法乃被提出，其包括以下步驟：

(1)傳送一掃描訊號至一觸控面板的複數個驅動端的一端；

(2)自該觸控面板的複數個感測端中的一端接收一感測訊號，並對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n]；

(3)基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]及一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中該參考值疊代公式為X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cosψ+1)+X[n-3]，其中，X[n]為目前參考值，X[n-1]為前一參考值，X[n-2]為前二參考值，X[n-3]為前三參考值，及ψ為任兩個相鄰採樣時點間的固定相位差；

(4)比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值；以及

(5)將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值。

在可能的實施例中，至少一所述感測結果值可用以判斷至少一觸摸位置或一觸控手勢。

在可能的實施例中，複數個所述參考值可組成一參考正弦波訊號或一參考餘弦波訊號，且該預設閾值可為所述參考正弦波訊號或所述參考餘弦波訊號的振幅的20%至50%。

為達到上述目的，本發明提出一種觸控面板控制電路，包括：

一驅動電路，電性連接至一觸控面板的複數個驅動端並用以傳送一掃描訊號至所述複數個驅動端的一端；

一訊號感測電路，電性連接至該觸控面板的複數個感測端並用以自其中一端接收一感測訊號；

一類比數位轉換電路，用以對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n]；以及

一控制與處理單元，電性連接至該驅動電路及該類比數位轉換電路，用以控制該驅動電路以傳送所述掃描訊號及自該類比數位轉換電路接收所述的採樣值Y[n]，並用以執行一雜訊處理程序，該雜訊處理程序包括：

基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]與一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中，該參考值疊代公式為 X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cosψ+1)+X[n-3] ，其中，X[n]為目前參考值，X[n-1]為前一參考值，X[n-2]為前二參考值，X[n-3]為前三參考值，及ψ為任兩個相鄰採樣時點間的固定相位差；

比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值；以及

將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值。

在一實施例中，所述之觸控面板控制電路進一步包括一時鐘單元，以控制該類比數位轉換電路的一採樣週期。

在可能的實施例中，至少一所述感測結果值可用以判斷至少一觸摸位置或一觸控手勢。

在可能的實施例中，複數個所述參考值可組成一參考正弦波訊號或一參考餘弦波訊號，且該預設閾值可為所述參考正弦波訊號或所述參考餘弦波訊號的振幅的20%至50%。

為達到上述目的，本發明進一步提出一種觸控裝置，包括：

一觸控面板；以及    如前述之觸控面板控制電路，其電性連接於該觸控面板。

可能的實施例中，所述之觸控裝置可為一智慧型手機或一可攜式電腦。

為使  貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵、目的、極其優點，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。

圖4為本發明之觸控面板之抗雜訊方法的一實施例流程圖。如圖4所示，該方法包括：傳送一掃描訊號至一觸控面板的複數個驅動端的一端(步驟S1)；自該觸控面板的複數個感測端中的一端接收一感測訊號，並對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n] (步驟S2)；基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]及一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中該參考值疊代公式為X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cosψ+1)+X[n-3] (步驟S3)；比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值(步驟S4)；以及將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值(步驟S5)。

為了令熟習本發明之技術領域的電子工程師能夠更加容易地理解本發明之技術，下文將會配合電路架構圖以更詳細的方式說明本發明之技術特徵。

圖5為本發明觸控裝置之一實施例的架構圖。如圖5所示，一觸控裝置，可為一智慧型手機或一可攜式電腦，包括一觸控面板2與一觸控面板控制電路1，其中，觸控面板控制電路1包括一控制與處理單元11、一驅動電路12、一訊號感測電路13、一時鐘單元14及一類比數位轉換電路15。

其中，驅動電路12係電性連接至觸控面板2的複數個驅動端並用以傳送一掃描訊號至各所述驅動端。

訊號感測電路13係電性連接至觸控面板2的複數個感測端並用以自其中一端接收一感測訊號。

類比數位轉換電路15係用以在時鐘單元14的控制下對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n]。

控制與處理單元11係電性連接至驅動電路12及類比數位轉換電路15，且係用以控制驅動電路12以傳送所述掃描訊號及自類比數位轉換電路15接收所述的採樣值Y[n]，並用以執行一雜訊處理程序，該雜訊處理程序包括：

(1)基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]與一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中，該參考值疊代公式為 X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cosψ+1)+X[n-3] ，其中，X[n]為目前參考值，X[n-1]為前一參考值，X[n-2]為前二參考值，X[n-3]為前三參考值，及ψ為任兩個相鄰採樣時點間的固定相位差；

(2)比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值；以及

(3)將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值。

於實際操作時，至少一所述感測結果值可用以判斷至少一觸摸位置或一觸控手勢。

另外，複數個所述參考值可組成一參考正弦波訊號或一參考餘弦波訊號，且該預設閾值為所述參考正弦波訊號或所述參考餘弦波訊號的振幅的20%至50%。

另外，三個初始值X[0]、X[1]、X[2]可預存在一記憶體中。

另外，以下將說明該參考值疊代公式的推導過程。

在觸控面板2處於無物體(例如:手指)碰觸的狀態下，由類比數位轉換電路15所輸出的複數個所述採樣值包括：。若以一段正弦波訊號做為所述掃描訊號(如圖1所示)，a即為正弦波訊號的振幅(Amplitude)。當然，若以一段餘弦波訊號做為所述掃描訊號，a則為餘弦波訊號的振幅。另一方面，t為採樣(時間)點，且C為類比數位轉換電路15的直流偏移值(DC offset)。由於類比數位轉換電路15的採樣週期是由時鐘單元14輸出的時鐘訊號所決定，因此可以預先計算類比數位轉換電路15的採樣週期T=2/=1/f。進一步地，可在固定採樣週期的情況下推算出任兩個相鄰的採樣點之間的相位差。

在以一段正弦波訊號做為所述掃描訊號的前提下，下列式(1)、式(2)、式(3)、與式(4)可用以表示彼此相鄰的四個參考值。並且，由式(1)、式(2)、式(3)、與式(4)可以推算出下列(5)。

asin()+C…………………………..……...(1)

asin()+C……………………………………………(2)

asin()+C……….…………………..……...(3)

asin()+C…………………………..……..(4)

(2cos+1)+………..(5)

在固定採樣週期的情況下，吾人可計算式(5)之中的相位差=2fT；f為所述掃描訊號(例如: 正弦波訊號)的頻率。簡單地說，在任兩個相鄰的參考值之間的相位差為已知的情況下，如果任意三個彼此相鄰的三個參考值皆為已知，則可以由上式(5)計算出與所述三個參考值彼此相鄰的第四個參考值。由上述說明可知，在正弦波訊號(掃描訊號)的複數個採樣點之中的前三個採樣點之參考值為已知的情況下，可以利用上式(5)遞推計算出所有參考值。

另外，在沒有共模雜訊的情况下，類比數位轉換電路15所輸出的採樣值與其對應的參考值相比，其差異不會超過10%。但是在共模雜訊存在的情况下，兩者之間的差異便會顯著增加；嚴重者，兩者之間的差異可能超過100%。可想而知，在採樣值與參考值之間具有一定程度上的差異時，必須捨棄該採樣值。

另外，在設定預設閾值時，若預設閾值訂定的過小，有可能會導致誤差不大的採樣值被篩選掉；相反地，若預設閾值訂定的過大，對於觸控面板控制電路1的抗雜訊能力的提升便不會有顯著的幫助。基於這個理由，本發明乃將預設閾值設為所述參考正弦波訊號或所述參考餘弦波訊號的振幅的20%至50%。

請參照圖6，其為利用本發明之方法對一段受到共模雜訊干擾的正弦波訊號處理過的一訊號波形圖。與圖3的波形相比，可以輕易地看出本發明所提出的觸控面板之抗雜訊方法確實能夠顯著地抑制或消除共模雜訊。

如此，上述係已完整且清楚地說明本發明之觸控面板之抗雜訊方法、觸控面板控制電路、與觸控裝置的組成及技術特徵；並且，經由上述可得知本發明係具有下列之優點：

(1)本發明的觸控面板之抗雜訊方法可應用於任一觸控面板控制電路與任一觸控裝置之中。

(2)本發明的觸控面板之抗雜訊方法具有簡潔的執行步驟。

(3)本發明的觸控面板之抗雜訊方法僅需小部分的硬體資源。

(4)本發明的觸控面板之抗雜訊方法具有處理速度快的特性。

必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請  貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。

1’:觸控面板控制電路 11’:控制單元 12’:驅動單元 13’:訊號感測電路 14’:時鐘單元 15’:類比數位轉換電路 2’:觸控面板 1:觸控面板控制電路 2:觸控面板 11:控制與處理單元 12:驅動單元 13:訊號感測單元 14:類比/數位轉換模組 15:時鐘單元 步驟S1:傳送一掃描訊號至一觸控面板的複數個驅動端的一端 步驟S2:自該觸控面板的複數個感測端中的一端接收一感測訊號，並對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n] 步驟S3:基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]及一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中該參考值疊代公式為X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cos¢+l)+X[n-3] 步驟S4:比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值 步驟S5:將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值

圖1為一習知觸控面板控制電路的架構圖。 圖2為圖1的觸控面板控制電路對一段未受雜訊干擾的正弦波訊號進行幅度調製後的訊號波形圖。 圖3為圖1的觸控面板控制電路對一段受到共模雜訊干擾的正弦波訊號進行幅度調製後的訊號波形圖。 圖4為本發明之觸控面板之抗雜訊方法的一實施例流程圖。 圖5為本發明觸控裝置之一實施例的架構圖。 圖6為利用本發明之方法對一段受到共模雜訊干擾的正弦波訊號處理過的一訊號波形圖。

步驟S1:傳送一掃描訊號至一觸控面板的複數個驅動端的一端

步驟S2:自該觸控面板的複數個感測端中的一端接收一感測訊號，並對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n]

步驟S3:基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]及一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中該參考值疊代公式為X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cos￠+1)+X[n-3]

步驟S4:比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值

步驟S5:將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值

Claims (10)

1. 一種觸控面板之抗雜訊方法，係應用於一觸控面板控制電 路之中，該方法包括以下步驟：    (1)自該觸控面板的複數個感測端中的一端接收一感測訊號，並對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n]；    (2)基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]及一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中該參考值疊代公式為X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cosψ+1)+X[n-3] ，其中，X[n]為目前參考值，X[n-1]為前一參考值，X[n-2]為前二參考值，X[n-3]為前三參考值，及ψ為任兩個相鄰採樣時點間的固定相位差； (3)比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值；以及 (4)將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之抗雜訊方法，其 包括：傳送一掃描訊號至該觸控面板的複數個驅動端的一端以在該觸控面板的一所述感測端產生所述的感測訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之抗雜訊方法，其 中至少一所述感測結果值係用以判斷至少一觸摸位置或一觸控手勢。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控面板之抗雜訊方法，其 中，複數個所述參考值組成一參考正弦波訊號或一參考餘弦波訊號，且該預設閾值為所述參考正弦波訊號或所述參考餘弦波訊號的振幅的20%至50%。
5. 一種觸控面板控制電路，包括：     一驅動電路，電性連接至一觸控面板的複數個驅動端並用以傳送一掃描訊號至所述複數個驅動端的一端；     一訊號感測電路，電性連接至該觸控面板的複數個感測端並用以自其中一端接收一感測訊號；     一類比數位轉換電路，用以對該感測訊號進行一類比數位轉換運算以在一時點n獲得一個採樣值Y[n]；以及    一控制與處理單元，電性連接至該驅動電路及該類比數位轉換電路，用以控制該驅動電路以傳送所述掃描訊號及自該類比數位轉換電路接收所述的採樣值Y[n]，並用以執行一雜訊處理程序，該雜訊處理程序包括：    基於三個初始值X[0]、X[1]、X[2]與一參考值疊代公式產生一參考值X[n]，其中，該參考值疊代公式為 X[n]=(X[n-1]-X[n-2])*(2cosψ+1)+X[n-3] ，其中，X[n]為目前參考值，X[n-1]為前一參考值，X[n-2]為前二參考值，X[n-3]為前三參考值，及ψ為任兩個相鄰採樣時點間的固定相位差；     比較所述採樣值Y[n]與所述參考值X[n]以獲得一差值；以及     將所述差值與一預設閾值進行比較，並在所述差值大於該預設閾值時，令一篩選值Z[n]等於所述參考值X[n]，及在所述差值不大於該預設閾值時，令所述篩選值Z[n]等於所述採樣值Y[n]，其中所述篩選值Z[n]係充作一感測結果值。
6. 如申請專利範圍第5項所述之觸控面板控制電路，其進一 步包括：    一時鐘單元，用以控制該類比數位轉換電路的一採樣週期。
7. 如申請專利範圍第5項所述之觸控面板控制電路，其中， 至少一所述感測結果值係用以判斷至少一觸摸位置或一觸控手勢。
8. 如申請專利範圍第5項所述之觸控面板控制電路，其中， 複數個所述參考值組成一參考正弦波訊號或一參考餘弦波訊號，且該預設閾值為所述參考正弦波訊號或所述參考餘弦波訊號的振幅的20%至50%。
9. 一種觸控裝置，包括：    一觸控面板；以及    如申請專利範圍第5項至第8項之中任一項所述之觸控面板控制電路，其電性連接於該觸控面板。
10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控裝置，其係一智慧 型手機或一可攜式電腦。

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