TWI460633B - 觸控感應器及其觸控點定位方法 - Google Patents

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Description

觸控感應器及其觸控點定位方法
本發明係指一種觸控感應器及其觸控點定位方法，尤指一種可同時發出複數個可區別訊號進行感應，並於感應訊號中判斷該複數個可區別訊號各別成份，以快速定位觸控點的觸控感應器及其觸控點定位方法。
一般來說，習知觸控感應裝置的觸控點定位方法，皆以時域掃描訊號配合掃描時序截取面板感應訊號，並以掃描的次序作為對應位置排列定位。
舉例來說，請參考第1圖及第2圖，第1圖為習知一觸控感應裝置10之示意圖，第2圖為第1圖所示之掃描時脈訊號w(1)~w(k)及一時序同步訊號Syn之示意圖。如第1圖所示，觸控感應裝置10包含有一觸控感應面板100、一脈衝波訊號產生器102、一類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)104以及一微處理器106。簡單來說，觸控感應面板100包含有垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)及水平透明導電極Tr(1)~Tr(j)，其可形成觸控感應點T(1,1)~T(j,k)，其中，習知透明導電極多為氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)結構，成分為90%的In2 O3 與10%的SnO2 的混合物，但亦可以微細(肉眼不可視)的金屬導線實現。
接著，如第1圖及第2圖所示，在習知觸控感應裝置10進行時域掃描定位時，脈衝波訊號產生器102可根據一時脈訊號clk，依序產生掃描時脈訊號w(1)~w(k)予垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)並產生時序同步訊號Syn予類比數位轉換器104，使得類比數位轉換器104可根據時序同步訊號Syn接收水平透明導電極Tr(1)~Tr(j)之感應訊號s(1)~s(j)並進行類比數位轉換，然後微處理器106決定觸控感應點T(1,1)~T(j,k)之相對應觸控感應點訊號P(1,1)~P(j,k)。例如，當根據時序同步訊號Syn得知目前輸出掃描時脈訊號w(m)予垂直透明導電極Tc(m)時，則此時所得之感應訊號s(1)~s(j)即代表觸控感應點T(1,m)~T(j,m)(即垂直透明導電極Tc(m)上的觸控感應點)之相對應觸控感應點訊號P(1,m)~P(j,m)。最後，於脈衝波訊號產生器102依序產生掃描時脈訊號w(1)~w(k)對垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)完成掃描後，微處理器106可根據觸控感應點訊號P(1,1)~P(j,k)之訊號強度，決定觸控點發生於觸控感應點T(1,1)~T(j,k)的位置。
然而，習知觸控感應裝置10進行時域掃描定位時，由於需以掃描時脈訊號w(1)~w(k)逐一掃描垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)，且需配合時序同步訊號Syn截取感應訊號s(1)~s(j)之資料，因此速度慢且容易受干擾。有鑑於此，習知技術實有改進之必要。
因此，本發明之主要目的即在於提供一種可同時發出複數個可 區別訊號進行感應，並於感應訊號中判斷該複數個可區別訊號各別成份，以快速定位觸控點的觸控感應器及其觸控點定位方法。
本發明揭露一種觸控感應器，包含有一觸控感應面板，包含有複數個第一維透明導電極及複數個第二維透明導電極，用來形成複數個觸控感應點；一至多個訊號產生器，用來產生至少兩個正交訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中至少二者；一至多個類比數位轉換器，耦合至該複數個第二維透明導電極，用來接收該複數個第二維透明導電極之複數個感應訊號；以及一至多個運算單元，用來轉換該複數個感應訊號，以判斷該複數個感應訊號中該至少兩個正交訊號之成份組成並定位至少一觸控點於該複數個觸控感應點上。
本發明另揭露一種觸控感應器，包含有一觸控感應面板，包含有複數個第一維透明導電極及複數個第二維透明導電極，用來形成複數個觸控感應點；一至多個訊號產生器，用來產生至少兩個週波訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中至少二者；一至多個類比數位轉換器，耦合至該複數個第二維透明導電極，用來接收該複數個第二維透明導電極之複數個感應訊號；以及一至多個運算單元，用來轉換該複數個感應訊號，以判斷該複數個感應訊號中該至少兩個週波訊號之成份組成並定位至少一觸控點於該複數個觸控感應點上。
本發明另揭露一種觸控點定位方法，用於一觸控感應器中，包含有產生至少兩個可區別訊號同時分別耦合至複數個第一維透明導電極中至少二者；接收複數個第二維透明導電極之複數個感應訊號；轉換該複數個感應訊號，以判斷該複數個感應訊號中該至少兩個可區別訊號之成份組成；以及定位至少一觸控點於該複數個第一維透明導電極及該複數個第二維透明導電極所形成之該複數個觸控感應點上。
請參考第3圖，第3圖為本發明實施例一觸控感應裝置30之示意圖。如第3圖所示，觸控感應裝置30包含有一觸控感應面板300、一訊號產生器302、一類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)304以及一運算單元306。簡單來說，觸控感應面板300與觸控感應面板100部分相似因此以相同符號標示，包含有垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)及水平透明導電極Tr(1)~Tr(j)，其可形成觸控感應點T(1,1)~T(j,k)。訊號產生器302可根據時脈訊號clk’產生可區別訊號f(1)~f(k)同時分別耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)，類比數位轉換器304可耦合至水平透明導電極Tr(1)~Tr(j)，用來接收水平透明導電極Tr(1)~Tr(j)之感應訊號s(1)’~s(j)’並進行類比數位轉換，運算單元306可轉換感應訊號s(1)’~s(j)’，以判斷感應訊號s(1)’~s(j)’中可區別訊號f(1)~f(k)之成份組成決定觸控感應點T(1,1)~T(j,k)之相對應觸控感應點訊號P(1,1)’~P(j,k)’，再定位至少一觸控點於觸控感應點T(1,1)~T(j,k)上。
在此情形下，由於運算單元306可判斷感應訊號s(1)’~s(j)’中可區別訊號f(1)~f(k)之成份組成，因此可區別訊號f(1)~f(k)可同時分別耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)再由運算單元306進行判斷，而不需如習知技術對垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)依序掃描。如此一來，本發明可同時耦合可區別訊號f(1)~f(k)至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k))而不需依序掃描，然後隨時接收並轉換感應訊號s(1)’~S(j)’，再根據其中可區別訊號f(1)~f(k)之成份組成判斷觸控點位置而不需配合同步，因此可加快觸控制偵測速度。
詳細來說，可區別訊號f(1)~f(k)可為彼此正交之正交訊號或具有其它可進行區別之特性之訊號，再由運算單元306根據正交性或其它特性判斷感應訊號s(1)’~s(j)’中可區別訊號f(1)~f(k)之成份組成。舉例來說，可區別訊號f(1)~f(k)可為彼此正交之週波訊號，如具有不同頻率之週波訊號，或具有相同頻率但相位差90度之週波訊號，再由運算單元306對感應訊號s(1)’~s(j)’之頻譜及相位進行分析，以決定可區別訊號f(1)~f(k)之成份組成。
舉例來說，請參考第4圖及第5圖，第4圖為第3圖所示之可區別訊號f(1)~f(k)為不同頻率之週波訊號之示意圖，第5圖為第3圖所示之可區別訊號f(1)~f(k)為不同頻率之週波訊號時(此例為弦波)，感應訊號s(1)’~s(j)’之示意圖。如第4圖及第5圖所示，由於垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)係同時分別耦合可區別訊號f(1)~f(k)，因此水平透明導電極Tr(1)~Tr(j)因觸控點疊加部分可區別 訊號f(1)~f(k)而產生之感應訊號s(1)’~s(j)’，會因為觸控點位置而不同(如位於水平透明導電極Tr(1)上之觸控點及水平透明導電極Tr(j)上之觸控點所對應之垂直透明導電極不同，因此所疊加之感應訊號s(1)’、s(j)’之波形亦不同)。
在此情形下，請參考第6圖，第6圖為第3圖所示之運算單元306對感應訊號s(1)’進行轉換之示意圖。如第6圖所示，若訊號產生器302所產生之可區別訊號f(1)~f(k)分別為10Hz、20Hz、30Hz…(100＊ k)Hz之週波訊號，當兩觸控點落在水平透明導電極Tr(1)與垂直透明導電極Tc(5)、Tc(7)所相交之觸控感應點T(1,5)、T(1,7)時，運算單元306將由水平透明導電極Tr(1)所截取之感應訊號s(1)’由時域轉換至頻域後，可得如第6圖所示之頻譜訊號，即於頻率為50Hz及70Hz處有訊號(右側訊號為進行轉換時所產生之對稱訊號)，因此運算單元306可對應得知在水平透明導電極Tr(1)與垂直透明導電極Tc(5)、Tc(7)所相交之觸控感應點T(1,5)、T(1,7)有觸控發生。
上述運算單元306將感應訊號s(1)’由時域轉換至頻域之運算可以為離散傅立葉轉換(Discrete Fourier Transform，DFT)或快速傅利葉轉換(Fast Fourier Transform，FFT)，但由於僅特定頻率的反應量有意義(如與可區別訊號f(1)~f(k)相關之10Hz、20Hz、30Hz…(100＊ k)Hz之頻率)，故可針對特定頻率作運算處理，以簡化運算的複雜度。快速傅利葉轉換為高效率的離散傅立葉轉換的運算方法，離散傅立葉轉換與快速傅利葉轉換為本領域具通常知識者所熟知， 於此不再贅述。
值得注意的是，本發明之主要精神在於可同時耦合可區別訊號至垂直透明導電極而不需依序掃描，然後隨時接收並轉換感應訊號，再根據感應訊號中可區別訊號之成份組成判斷觸控點位置而不需配合同步，因此可加快觸控制偵測速度。本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，在上述實施例中，可區別訊號f(1)~f(k)係同時全部耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)，但在其它實施例中，亦可分批將可區別訊號f(1)~f(k)中部分可區別訊號同時耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)中部分垂直透明導電極，只要能同時耦合並分析其中可區別訊號之成份組成即可達到加快觸控制偵測速度之效果，並不限於一次同時全部耦合；此外，上述訊號產生器302、類比數位轉換器304以及運算單元306皆各以一個來說明其效果，但在其它實施例中，亦可由多個訊號產生器、多個類比數位轉換器以及多個運算單元實施，再透過分別負責相對應透明導電極或合作負責全部透明導電極之方式達成其作用。
再者，上述實施例中可區別訊號f(1)~f(k)係以弦波之週波訊號為例進行說明，但在其它實施例中，週波訊號亦可為三角波或方波等具有主頻率之週期性波形；而上述可區別訊號f(1)~f(k)以週波訊號實施時，係以離散傅立葉轉換或快速傅利葉轉換分析頻率之成份組成以判斷觸控點，但在其它實施例中，可區別訊號f(1)~f(k)亦可 以正交訊號實施時，再根據其正交性判斷觸控點(如同頻率但相位差90度之訊號可由其正交性判斷)，甚至可區別訊號f(1)~f(k)可為具有其它可區別特性之訊號，再透過其可區別特性判斷觸控點即可。
除此之外，由於如雜散電容多寡等機構特性，因此特定頻率之訊號在特定位置之透明導電極可能會造成感應訊號特別衰減或放大，因此除了上述固定以可區別訊號f(1)~f(k)之順序同時耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)外，在其它實施例中，亦可動態分配可區別訊號f(1)~f(k)耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)之順序，如第一時間點以可區別訊號f(1)、f(2)、…f(k)之順序耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)，而第二時間點以可區別訊號f(2)、f(3)、…f(k)、f(1)之順序耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)，如此可避免固定以特定頻率之訊號耦合特定位置之透明導電極，而造成感應訊號特別衰減或放大。
更進一步地，類比數位轉換器304可以快閃式類比數位轉換器(Flash-ADC)、連續近似類比數位轉換器(Successive approximation ADC)或積分三角類比數位轉換器(Sigma-Delta ADC)等類比數位轉換器實施，而運算單元306可以中央處理器/隨機存取記憶體型(CPU/RAM base)運算單元(如微處理器)或特定功能運算單元實施(如以硬體形式實施離散傅立葉轉換、快速傅利葉轉換、其它時域轉頻域或其它可判斷感應訊號s(1)’~s(j)’中可區別訊號f(1)~f(k)之成份組成之運算)。
因此，觸控感應裝置30之觸控點定位操作，可歸納為一觸控點定位流程70，如第7圖所示，其包含以下步驟：
步驟700：開始。
步驟702：產生至少兩個可區別訊號同時分別耦合至垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)中至少二者。
步驟704：接收水平透明導電極Tr(1)~Tr(j)之感應訊號s(1)’~s(j)’。
步驟706：轉換感應訊號s(1)’~s(j)’，以判斷感應訊號s(1)’~s(j)’中該至少兩個可區別訊號之成份組成。
步驟708：定位至少一觸控點於垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)及水平透明導電極Tr(1)~Tr(j)所形成之觸控感應點T(1,1)~T(j,k)上。
步驟710：結束。
觸控點定位流程70之詳細操作可參考以上敘述，於此不再贅述。
在習知技術中，習知觸控感應裝置10進行時域掃描定位時，由於需以掃描時脈訊號w(1)~w(k)逐一掃描垂直透明導電極Tc(1)~Tc(k)，且需配合時序同步訊號Syn截取感應訊號s(1)~s(j)之資料，因此速度慢且容易受干擾。相較之下，本發明之主要精神在於可同時耦合可區別訊號至垂直透明導電極而不需依序掃描，然後隨時接收並轉換感應訊號，再根據感應訊號中可區別訊號之成份組成判斷 觸控點位置而不需配合同步，因此可加快觸控制偵測速度。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、30‧‧‧觸控感應裝置
100、300‧‧‧觸控感應面板
102‧‧‧脈衝波訊號產生器
104、304‧‧‧類比數位轉換器
106‧‧‧微處理器
302‧‧‧訊號產生器
306‧‧‧運算單元
70‧‧‧流程
702~708‧‧‧步驟
Tc(1)~Tc(k)‧‧‧垂直透明導電極
Tr(1)~Tr(j)‧‧‧水平透明導電極
T(1,1)~T(j,k)‧‧‧觸控感應點
clk、clk,‧‧‧時脈訊號
w(1)~w(k)‧‧‧掃描時脈訊號
Syn‧‧‧時序同步訊號
s(1)~s(j)、s(1)’~s(j)’‧‧‧感應訊號
P(1,1)~P(j,k)、P(1,1)’~P(j,k)’‧‧‧觸控感應點訊號
f(1)~f(k)‧‧‧可區別訊號
第1圖為習知一觸控感應裝置之示意圖。
第2圖為第1圖所示之掃描時脈訊號及一時序同步訊號之示意圖。
第3圖為本發明實施例一觸控感應裝置之示意圖。
第4圖為第3圖所示之可區別訊號為不同頻率之週波訊號之示意圖。
第5圖為第3圖所示之可區別訊號為不同頻率之週波訊號時，感應訊號之示意圖。
第6圖為第3圖所示之一運算單元對一感應訊號進行轉換之示意圖。
第7圖為本發明實施例一觸控點定位流程之示意圖。
30‧‧‧觸控感應裝置
300‧‧‧觸控感應面板
302‧‧‧訊號產生器
304‧‧‧類比數位轉換器
306‧‧‧運算單元
Tc(1)~Tc(k)‧‧‧垂直透明導電極
Tr(1)~Tr(j)‧‧‧水平透明導電極
T(1,1)~T(j,k)‧‧‧觸控感應點
clk’‧‧‧時脈訊號
s(1)’~s(j)’‧‧‧感應訊號
P(1,1)’~P(j,k)’‧‧‧觸控感應點訊號
f(1)~f(k)‧‧‧可區別訊號

Claims (25)

  1. 一種觸控感應器，包含有：一觸控感應面板，包含有複數個第一維透明導電極及複數個第二維透明導電極，用來形成複數個觸控感應點；一至多個訊號產生器，用來產生至少兩個正交訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中至少二者；一至多個類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)，耦合至該複數個第二維透明導電極，用來接收該複數個第二維透明導電極之複數個感應訊號；以及一至多個運算單元，用來轉換該複數個感應訊號，以判斷該複數個感應訊號中該至少兩個正交訊號之成份組成並定位至少一觸控點於該複數個觸控感應點上；其中，該至少兩個正交訊號包含具有相同頻率但相位差90度之週波訊號。
  2. 如請求項1所述之觸控感應器，其中該至少兩個正交訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中每一者。
  3. 如請求項1所述之觸控感應器，其中該一至多個類比數位轉換器隨時接收該複數個第二維透明導電極之該複數個感應訊號。
  4. 如請求項1所述之觸控感應器，其中該至少兩個正交訊號彼此正交。
  5. 如請求項1所述之觸控感應器，其中該至少兩個正交訊號包含具有不同頻率之週波訊號。
  6. 如請求項1所述之觸控感應器，其中該至少兩個正交訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中該至少二者之順序為動態分配。
  7. 如請求項1所述之觸控感應器，其中該至少兩個正交訊號為弦波、三角波或方波等具有主頻率之週期性波形。
  8. 如請求項1所述之觸控感應器，其中該一至多個類比數位轉換器為快閃式類比數位轉換器(Flash-ADC)、連續近似類比數位轉換器(Successive approximation ADC)或積分三角類比數位轉換器(Sigma-Delta ADC)。
  9. 如請求項1所述之觸控感應器，其中該一至多個運算單元為中央處理器/隨機存取記憶體型(CPU/RAM base)運算單元或特定功能運算單元。
  10. 一種觸控感應器，包含有：一觸控感應面板，包含有複數個第一維透明導電極及複數個第二維透明導電極，用來形成複數個觸控感應點； 一至多個訊號產生器，用來產生至少兩個週波訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中至少二者；一至多個類比數位轉換器(analog to digital converter，ADC)，耦合至該複數個第二維透明導電極，用來接收該複數個第二維透明導電極之複數個感應訊號；以及一至多個運算單元，用來轉換該複數個感應訊號，以判斷該複數個感應訊號中該至少兩個週波訊號之成份組成並定位至少一觸控點於該複數個觸控感應點上；其中，該至少兩個週波訊號包含具有相同頻率但相位差90度之週波訊號。
  11. 如請求項10所述之觸控感應器，其中該至少兩個週波訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中每一者。
  12. 如請求項10所述之觸控感應器，其中該一至多個類比數位轉換器隨時接收該複數個第二維透明導電極之該複數個感應訊號。
  13. 如請求項10所述之觸控感應器，其中該至少兩個週波訊號彼此正交。
  14. 如請求項10所述之觸控感應器，其中該至少兩個週波訊號包含具有不同頻率之週波訊號。
  15. 如請求項10所述之觸控感應器，其中該至少兩個週波訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中該至少二者之順序為動態分配。
  16. 如請求項10所述之觸控感應器，其中該至少兩個週波訊號為弦波、三角波或方波等具有主頻率之週期性波形。
  17. 如請求項10所述之觸控感應器，其中該一至多個類比數位轉換器為快閃式類比數位轉換器(Flash-ADC)、連續近似類比數位轉換器(Successive approximation ADC)或積分三角類比數位轉換器(Sigma-Delta ADC)。
  18. 如請求項10所述之觸控感應器，其中該一至多個運算單元為中央處理器/隨機存取記憶體型(CPU/RAM base)運算單元或特定功能運算單元。
  19. 一種觸控點定位方法，用於一觸控感應器中，包含有：產生至少兩個可區別訊號同時分別耦合至複數個第一維透明導電極中至少二者；接收複數個第二維透明導電極之複數個感應訊號；轉換該複數個感應訊號，以判斷該複數個感應訊號中該至少兩個可區別訊號之成份組成；以及定位至少一觸控點於該複數個第一維透明導電極及該複數個第 二維透明導電極所形成之該複數個觸控感應點上；其中，該至少兩個可區別訊號包含具有相同頻率但相位差90度之週波訊號。
  20. 如請求項19所述之觸控點定位方法，其中產生該至少兩個可區別訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中該至少二者之步驟包含有：產生該至少兩個可區別訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中每一者。
  21. 如請求項19所述之觸控點定位方法，其中接收該複數個第二維透明導電極之該複數個感應訊號之步驟包含有：隨時接收該複數個第二維透明導電極之該複數個感應訊號。
  22. 如請求項19所述之觸控點定位方法，其中該至少兩個可區別訊號為彼此正交之正交訊號。
  23. 如請求項19所述之觸控點定位方法，其中該至少兩個可區別訊號包含具有不同頻率之週波訊號。
  24. 如請求項19所述之觸控點定位方法，其另包含有：動態分配該至少兩個可區別訊號同時分別耦合至該複數個第一維透明導電極中該至少二者之順序。
  25. 如請求項19所述之觸控點定位方法，其中該至少兩個可區別訊號為弦波、三角波或方波等具有主頻率之週期性波形。
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