TWI525516B - 電容式觸控裝置及其感測方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種電容式觸控裝置,特別是關於一種電容式觸控裝置及其感測方法。
當一電容式觸控面板應用至一大尺寸裝置時,感測線數量增加。此外,對於增加感測速度及計算掃描結果的需求也增加。
於軸交錯式(Axis Intersect;AI)電容感測技術中,係以自電容(self-capacitance)感測方法偵測一觸碰的座標。然而軸交錯式電容感測技術會發生鬼點(ghost point)問題,因此無法偵測多點觸碰(multi-point touch)。相對地,於全點可定址(All-Points Addressable;APA)電容感測技術中,通常係以互電容(mutual-capacitance)感測方法偵測一觸碰的座標,因此全點可定址電容感測技術可偵測多點觸碰。
請參閱第1圖,第1圖為一習知使用軸交錯式電容感測技術之電容式觸控裝置10。該電容式觸控裝置10包括一觸控面板100以及複數個觸控積體電路(Integrated Circuits;IC)102、104。該觸控面板100包括複數條感測線S1-S20。該觸控積體電路102電性耦接至感測線S1-S10以掃描感測線S1-S10。該觸控積體電路104電性耦接至感測線S11-S20以掃描感測線S11-S20。請參閱第2圖,第2圖繪示第1圖中感測線S8-S13及觸控積體電路
102、104的示意圖,感測線S10、S11被視為邊界(boundary)感測線。於電容式觸控裝置10中,一觸碰的位置係透過感測兩相鄰感測線而決定。舉例來說,感測線S8及S9被充電及放電以獲得兩感測線S8及S9之類比至數位轉換值(Analog-to-Digital Conversion value;以下稱ADC值)。然後,感測線S8及S9之間之觸碰的位置由感測線S8及S9之ADC值決定。類似地,感測線S9及S10之間之觸碰的位置由感測線S9及S10之ADC值決定,感測線S10及S11之間觸碰的位置由感測線S10及S11之ADC值決定。然而觸控積體電路102並未電性耦接至感測線S11,因此觸控積體電路102不能獲得感測線S11之ADC值。當觸碰的位置(感測線S10及S11之間)僅由感測線S10之ADC值決定時,ADC值會不正確或很小。為了決定正確的位置,觸控積體電路104將所獲得之感測線S11之ADC值傳送到觸控積體電路102,使得觸控積體電路102能藉由使用感測線S10及S11之ADC值決定感測線S10及S11之間的位置。因為需要將感測線S11之ADC值傳送至觸控積體電路102,所以觸控面板100的圖框率(frame rate)會大幅降低並導致電容式觸控裝置10的性能變差。對於全點可定址電容感測技術而言,需要將一列(row)的ADC值傳送至觸控積體電路102,同樣也會使性能損失而變差。
因此,需要對上述因為兩相鄰觸控積體電路之其中一者將邊界感測線之ADC值傳送至另外一者而導致圖框率大幅降低的問題提出解決方法。
本發明之一目的在於提供一電容式觸控裝置及其感測方法。
本發明之電容式觸控裝置包括一觸控面板以及複數個觸碰
偵測單元。該觸控面板包括複數條第一感測線以及複數條第二感測線。該等觸碰偵測單元至少包括一第一觸碰偵測單元以及一第二觸碰偵測單元。該第一觸碰偵測單元電性耦接至該等第一感測線。該第二觸碰偵測單元電性耦接至該等第二感測線。位於最後一條第一感測線與最前面一條第二感測線之間之一觸碰的位置係由該第一觸碰偵測單元根據該最後一條第一感測線的前面一條第一感測線的感測值與該最後一條第一感測線的感測值計算,或者該觸碰的位置係由該第二觸碰偵測單元根據該最前面一條第二感測線的感測值與該最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線的感測值計算。
本發明之電容式觸控裝置之感測方法包括:該第一觸碰偵測單元掃描最後一條第一感測線的前面一條第一感測線,以獲得該最後一條第一感測線的前面一條第一感測線的感測值;該第一觸碰偵測單元掃描該最後一條第一感測線,以獲得該最後一條第一感測線的感測值;該第二觸碰偵測單元掃描最前面一條第二感測線,以獲得該最前面一條第二感測線的感測值;該第二觸碰偵測單元掃描該最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線,以獲得該最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線的感測值;以及該第一觸碰偵測單元根據該最後一條第一感測線的前面一條第一感測線的感測值與該最後一條第一感測線的感測值計算位於該最後一條第一感測線與該最前面一條第二感測線之間之一觸碰的位置,或者,該第二觸碰偵測單元根據該最前面一條第二感測線的感測值與該最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線的感測值計算該觸碰的位置。
本發明之電容式觸控裝置以及電容式觸控裝置之感測方法
能避免兩相鄰觸碰偵測單元之間的資料傳輸所導致圖框率大幅降低的問題。
10、30‧‧‧電容式觸控裝置
100、300‧‧‧觸控面板
102、104‧‧‧觸控積體電路
302‧‧‧第一觸碰偵測單元
304‧‧‧第二觸碰偵測單元
306‧‧‧驅動單元
310‧‧‧觸碰
PRX‧‧‧兩相鄰感測線的間距
PTX‧‧‧兩相鄰驅動線的間距
RX1-RXI‧‧‧第一感測線
RXI+1-RXM‧‧‧第二感測線
S1-S20‧‧‧感測線
S500-S540‧‧‧步驟
TX1-TXN‧‧‧驅動線
第1圖為一習知使用軸交錯式電容感測技術之電容式觸控裝置;第2圖繪示第1圖中感測線S8-S13及兩觸控積體電路的示意圖;第3圖為本發明之一電容式觸控裝置;第4圖繪示第3圖中第一感測線RXI-3-RXI、第二感測線RXI+1-RXI+4、第一觸碰偵測單元及第二觸碰偵測單元之一實施例;以及第5圖繪示根據本發明實施例之電容式觸控裝置之感測方法的流程圖。
以下各實施例的說明是參考附加的圖式,用以例示本發明可用以實施的特定實施例。
第3圖為本發明之一電容式觸控裝置30。該電容式觸控裝置30包括一觸控面板300、複數個觸碰偵測單元包括一第一觸碰偵測單元302以及一第二觸碰偵測單元304、以及至少一驅動單元306。該觸控面板300包括複數條第一感測線RX1-RXI、複數條第二感測線RXI+1-RXM、以及複數條驅動線TX1-TXN。第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM以行方向(column direction)排列。驅動線TX1-TXN跨過第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM而以列方向(row direction)排列。行方向係垂直於列方向。I、J、M以及N為正整數。第一觸碰偵測單元302電性耦接至第一感測線
RX1-RXI以掃描第一感測線RX1-RXI,第二觸碰偵測單元304電性耦接至第二感測線RXI+1-RXM以掃描第二感測線RXI+1-RXM。第一感測線RXI及第二感測線RXI+1為邊界感測線。驅動單元306電性耦接至驅動線TX1-TXN以依序驅動該等驅動線TX1-TXN。位於該等第一感測線RX1-RXI中最後一條第一感測線(即第一感測線RXI)與該等第二感測線RXI+1-RXM中最前面一條第二感測線(即第二感測線RXI+1)之間之觸碰310的位置(position)係利用外插法(extrapolation method)而根據第一感測線RX1-RXI中最後一條第一感測線(即第一感測線RXI)的前面一條第一感測線RXI-1的感測值以及最後一條第一感測線RXI的感測值計算,將於稍後詳述。
偵測觸碰310之前,需要預先儲存一初始資料矩陣(initial data matrix),該初始資料矩陣包括未有觸碰時,掃描驅動線TX1-TXN、第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM得到的感測值。更明確地說,驅動單元306提供一驅動信號給驅動線TX1,第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304分別掃描第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM以獲得未有觸碰時的感測值。接著驅動單元306提供驅動信號給驅動線TX2,第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304分別掃描第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM以獲得未有觸碰時的感測值。同樣地方式,驅動單元306依序驅動線TX3-TXN,第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304分別掃描第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM以獲得未有觸碰時的感測值。在掃描完所有驅動線TX1-TXN及所有第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM之後,可獲得初始資料矩陣並予以儲存。
請參閱第3圖及第4圖,第4圖繪示第3圖中第一感測線
RXI-3-RXI、第二感測線RXI+1-RXI+4、第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304之一實施例。當第3圖之觸碰310發生時,採用與獲得初始資料矩陣相同的步驟,即驅動線TX1-TXN依序由驅動單元306驅動,然後第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304感測第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM的感測值。在依序驅動所有驅動線TX1-TXN且掃描所有第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM之後,可獲得一目前資料矩陣(current data matrix),該目前資料矩陣包括該觸碰310發生時,第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304掃描第一感測線RX1-RXI及第二感測線RXI+1-RXM的感測值。接著,藉由比較該初始資料矩陣(未有觸碰時)及該目前資料矩陣(觸碰310發生)可獲得一包括複數個差異值的資料差異矩陣(data difference matrix),根據該資料差異矩陣可偵測該觸碰310。更明確地說,當該資料差異矩陣中一差異值大於一預定臨界值時,可偵測到對應於該大於預定臨界值之差異值的觸碰。
偵測該觸碰310之後,本發明之電容式觸控裝置30提供外插法以決定該觸碰的位置(即座標)。假設該觸碰310位於第一感測線RXI及第二感測線RXI+1之間且位於驅動線TXJ及驅動線TXJ+1之間,該觸碰310的位置(POS_RX,POS_TX)可如下所述計算,POS_RX係利用外插法而根據下列方程式(1)計算:
POSI-1為第一感測線RXI-1的位置,DIFF(I-1,J)為對應至第一感測線RXI-1及驅動線TXJ的差異值,POSI為第一感測線RXI的位置,DIFF(I,J)
為對應至第一感測線RXI及驅動線TXJ的差異值,POSI+1為第二感測線RXI+1的位置,DIFF(I+1,J)為對應至第二感測線RXI+1及驅動線TXJ的差異值。更明確地說,DIFF(I-1,J)、DIFF(I,J)及DIFF(I+1,J)為觸碰310發生時的感測值與未有觸碰時的感測值兩者的差異值,由於任意兩相鄰感測線的間距PRX皆相等,方程式(1)可改寫為下列方程式(2):
此外,對應至第一感測線RXI(即第一感測線RXI-1、第一感測線RXI、及第二感測線RXI+1三者位於中間的感測線)及驅動線TXJ的差異值DIFF(I,J)可乘以一權重因子(weighting factor)WRX以調整差異值DIFF(I,J)的影響,藉此增進POS_RX的精確性,權重因子(weighting factor)WRX的範圍為0至1,因此方程式(2)可改寫為下列方程式(3):
如上所述,POS_RX係利用外插法而以方程式(2)或(3)計算,然而第一觸碰偵測單元302並未電性耦接至第二感測線RXI+1,因此第一觸碰偵測單元302無法獲得差異值DIFF(I+1,J),本發明利用外插法估測差異值DIFF(I+1,J),差異值DIFF(I+1,J)根據下列方程式(4)計算:DIFF(I+1,J)=W(I+1,J)×[0,(DIFF(I,J)-DIFF(I-1,J))] (4)
更明確地說,差異值DIFF(I+1,J)等於零或[W(I+1,J)×(DIFF(I,J)-DIFF(I-1,J))]。由於差異值DIFF(I,J)一定大於差異值DIFF(I+1,J)及差異值
DIFF(I-1,J)(亦即差異值DIFF(I,J)一定是三者中具有最大值者),所以差異值DIFF(I+1,J)為零或一正值。從方程式(4)可以瞭解到DIFF(I+1,J)係基於差異值DIFF(I-1,J)及差異值DIFF(I,J)估測,也就是說,對應至第二感測線RXI+1及驅動線TXJ的差異值DIFF(I+1,J)係基於對應至第一感測線RXI-1及驅動線TXJ的差異值DIFF(I-1,J)與對應至第一感測線RXI及驅動線TXJ的差異值DIFF(I,J)估測。W(I+1,J)為權重因子(weighting factor)以調整邊界感測線(即RXI與RXI+1)的精確性且為可選擇的,W(I+1,J)的範圍為0至1,一般情況中,W(I+1,J)為1。
於習知技術中,第一觸碰偵測單元302並未電性耦接至第二感測線RXI+1(參閱第1圖),所以第一觸碰偵測單元302無法獲得差異值DIFF(I+1,J),因此第二觸碰偵測單元304必須傳送差異值DIFF(I+1,J)(或對應至第二感測線RXI+1及驅動線TXJ的感測值)給第一觸碰偵測單元302,以使第一觸碰偵測單元302能計算觸碰310的POS_RX。第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304之間的傳輸及同步會導致觸控面板300的圖框率大幅降低。於本發明之電容式觸控裝置30中,雖然第一觸碰偵測單元302並未電性耦接至第二感測線RXI+1,但是差異值DIFF(I+1,J)可藉由對應至第一感測線RXI及驅動線TXJ的差異值DIFF(I,J)與對應至第一感測線RXI-1及驅動線TXJ的差異值DIFF(I-1,J)估測而得。因此第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304之間不需要傳輸及同步,可避免觸控面板300的圖框率大幅降低的問題。
同樣地方式,POS_TX可根據下列方程式(5)計算:
POSJ為驅動線TXJ的位置,DIFF(I,J-1)為對應至第一感測線
RXI及驅動線TXJ-1的差異值,DIFF(I,J)為對應至第一感測線RXI及驅動線TXJ的差異值,DIFF(I,J+1)為對應至第一感測線RXI及驅動線TXJ+1的差異值,PTX為任意兩相鄰驅動線的間距。
此外,對應至第一感測線RXI及驅動線TXJ(即驅動線TXJ-1、驅動線TXJ、及驅動線TXJ+1三者位於中間的驅動線)的差異值DIFF(I,J)可乘以一權重因子WTX以調整差異值DIFF(I,J)的影響,藉此增進POS_TX的精確性,因此方程式(5)可改寫為下列方程式(6):
要說明的是,上述方程式(4)中的外插法適用於第一觸碰偵測單元302。於另一實施例中,外插法也可適用於第二觸碰偵測單元304。更明確地說,第二觸碰偵測單元304可以基於對應至第二感測線RXI+1及驅動線TXJ的差異值DIFF(I+1,J)與對應至第二感測線RXI+2及驅動線TXJ的差異值DIFF(I+2,J)而估測出對應至第一感測線RXI及驅動線TXJ的差異值DIFF(I,J)。也就是說,該觸碰310可由第一觸碰偵測單元302或第二觸碰偵測單元304偵測而得,第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304的偵測結果可被合併為一個觸碰。第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304之任一者的計算結果可作為觸碰310的位置(POS_RX,POS_TX),或者可將第一觸碰偵測單元302及第二觸碰偵測單元304兩者的計算結果予以平均作為觸碰310的位置(POS_RX,POS_TX)。
請參閱第5圖,第5圖繪示根據本發明實施例之電容式觸控裝置之感測方法的流程圖。
該電容式觸控裝置包括一觸控面板以及複數個觸碰偵測單元。該觸控面板包括複數條第一感測線以及複數條第二感測線。該等觸碰偵測單元至少包括電性耦接至該等第一感測線之一第一觸碰偵測單元以及電性耦接至該等第二感測線之一第二觸碰偵測單元。本發明之電容式觸控裝置之感測方法包括下列步驟。
步驟S500,第一觸碰偵測單元掃描最後一條第一感測線的前面一條第一感測線,以獲得最後一條第一感測線的前面一條第一感測線的感測值。
步驟S510,第一觸碰偵測單元掃描最後一條第一感測線,以獲得最後一條第一感測線的感測值。
步驟S520,第二觸碰偵測單元掃描最前面一條第二感測線,以獲得最前面一條第二感測線的感測值。
步驟S530,第二觸碰偵測單元掃描最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線,以獲得最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線的感測值。
步驟S540,第一觸碰偵測單元根據最後一條第一感測線的前面一條第一感測線的感測值與最後一條第一感測線的感測值計算位於該最後一條第一感測線與該最前面一條第二感測線之間之一觸碰的位置,或者,第二觸碰偵測單元根據最前面一條第二感測線感測值與最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線的感測值計算該觸碰的位置。
該觸碰的位置POS_RX係根據下列方程式(7)計算:
POSI為最後一條第一感測線RXI的位置,DIFF(I-1,J)為該最後一條第一感測線的前面一條第一感測線在該觸碰發生時的感測值與未有觸碰時的感測值兩者的差異值,DIFF(I,J)為該最後一條第一感測線在該觸碰發生時的感測值與未有觸碰時的感測值兩者的差異值,DIFF(I+1,J)為該最前面一條第二感測線在該觸碰發生時的感測值與未有觸碰時的感測值兩者的差異值。PRX為兩相鄰第一感測線的間距。對應至最後一條第一感測線(即最後一條第一感測線的前面一條第一感測線、最後一條第一感測線、及最前面一條第二感測線三者位於中間的感測線)及驅動線TXJ的差異值DIFF(I,J)可乘以一權重因子(weighting factor)WRX以調整差異值DIFF(I,J)的影響,藉此增進POS_RX的精確性(如方程式(3)所示)。
差異值DIFF(I+1,J)係可根據下列方程式(8)而得:DIFF(I+1,J)=[0,(DIFF(I,J)-DIFF(I-1,J))] (8)
差異值DIFF(I+1,J)係等於零或[(DIFF(I,J)-DIFF(I-1,J))]。此外,可如方程式(4)所示利用權重因子W(I+1,J)調整邊界感測線(即RXI與RXI+1)的精確性,W(I+1,J)的範圍為0至1,一般情況中,W(I+1,J)為1。
本發明之電容式觸控裝置以及電容式觸控裝置之感測方法能避免兩相鄰觸碰偵測單元之間的資料傳輸所導致圖框率大幅降低的問題。
雖然本發明已用較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和
範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
30‧‧‧電容式觸控裝置
300‧‧‧觸控面板
302‧‧‧第一觸碰偵測單元
304‧‧‧第二觸碰偵測單元
306‧‧‧驅動單元
310‧‧‧觸碰
PRX‧‧‧兩相鄰感測線的間距
PTX‧‧‧兩相鄰驅動線的間距
RX1-RXI‧‧‧第一感測線
RXI+1-RXM‧‧‧第二感測線
TX1-TXN‧‧‧驅動線
Claims (12)
- 一種電容式觸控裝置,包括:一觸控面板,包括複數條第一感測線以及複數條第二感測線,最後一條第一感測線與最前面一條第二感測線為相鄰的兩條感測線且該等第一感測線與該等第二感測線以同一方向排列;以及複數個觸碰偵測單元,至少包括一第一觸碰偵測單元以及一第二觸碰偵測單元,該第一觸碰偵測單元電性耦接至該等第一感測線,該第二觸碰偵測單元電性耦接至該等第二感測線,其中位於最後一條第一感測線與最前面一條第二感測線之間之一觸碰的位置係由該第一觸碰偵測單元根據該最後一條第一感測線的前面一條第一感測線的感測值與該最後一條第一感測線的感測值計算,或者該觸碰的位置係由該第二觸碰偵測單元根據該最前面一條第二感測線的感測值與該最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線的感測值計算。
- 根據申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置,進一步包括複數條驅動線排列以跨過該等第一感測線及該等第二感測線。
- 根據申請專利範圍第2項所述之電容式觸控裝置,進一步包括一驅動單元電性耦接至該等驅動線以依序驅動該等驅動線。
- 根據申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置,其中該觸碰的位置POS_RX係由該第一觸碰偵測單元根據下列方程式計算:
- 根據申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置,其中該觸碰的位置POS_RX係由該第一觸碰偵測單元根據下列方程式計算:
- 根據申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置,其中該觸碰的位置POS_RX係由該第一觸碰偵測單元根據下列方程式計算:
- 根據申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置,其中該觸碰的位置POS_RX係由該第一觸碰偵測單元根據下列方程式計算:
- 一種電容式觸控裝置之感測方法,該電容式觸控裝置包括一觸控面板以及複數個觸碰偵測單元,該觸控面板包括複數條第一感測線以及複數條第二感測線,最後一條第一感測線與最前面一條第二感測線為相鄰的兩條感測線且該等第一感測線與該等第二感測線以同一方向排列,該等觸碰偵測單元至少包括電性耦接至該等第一感測線之一第一觸碰偵測單元以及電性耦接至該等第二感測線之一第二觸碰偵測單元,該感測方法包括:該第一觸碰偵測單元掃描最後一條第一感測線的前面一條第一感測 線,以獲得該最後一條第一感測線的前面一條第一感測線的感測值;該第一觸碰偵測單元掃描該最後一條第一感測線,以獲得該最後一條第一感測線的感測值;該第二觸碰偵測單元掃描最前面一條第二感測線,以獲得該最前面一條第二感測線的感測值;該第二觸碰偵測單元掃描該最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線,以獲得該最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線的感測值;以及該第一觸碰偵測單元根據該最後一條第一感測線的前面一條第一感測線的感測值與該最後一條第一感測線的感測值計算位於該最後一條第一感測線與該最前面一條第二感測線之間之一觸碰的位置,或者,該第二觸碰偵測單元根據該最前面一條第二感測線的感測值與該最前面一條第二感測線的後面一條第二感測線的感測值計算該觸碰的位置。
- 根據申請專利範圍第8項所述之電容式觸控裝置之感測方法,其中該第一觸碰偵測單元係根據下列方程式計算該觸碰的位置POS_RX:
- 根據申請專利範圍第8項所述之電容式觸控裝置之感測方法,其中該第一觸碰偵測單元係根據下列方程式計算該觸碰的位置POS_RX:
- 根據申請專利範圍第8項所述之電容式觸控裝置之感測方法,其中該觸碰的位置POS_RX係由該第一觸碰偵測單元根據下列方程式計算:
- 根據申請專利範圍第8項所述之電容式觸控裝置之感測方法,其中該觸碰的位置POS_RX係由該第一觸碰偵測單元根據下列方程式計算:
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