TWI550493B - 電容式觸控裝置及其感測方法 - Google Patents

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Description

電容式觸控裝置及其感測方法
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之座標。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之座標，因此全點可定址電容感測技術可偵測多點觸碰。
一電容式觸控裝置包括一觸控面板、複數個觸控積體電路(Integrated Circuits；IC)以及一處理單元。目前有兩種方法計算一觸碰之一座標。第一種方法中，由觸控積體電路掃描觸控面板以獲得感測資料並根據該感測資料計算觸碰之座標。在計算觸碰之座標之後，將觸碰之座標傳送至處理單元。第二種方法中，由於處理單元的計算能力優於觸控積體電路的計算能力，因此由處理單元計算觸碰之座標以加快獲得觸碰之座標的速度。更明確地說，觸控積體電路掃描觸控面板以獲得感測資料，接著觸控積體電路將感測資料傳送至處理單元，處理單元根據感測資料計算觸 碰之座標。簡言之，第一種方法中，觸控積體電路將觸碰之座標傳送至處理單元，第二種方法中，觸控積體電路將感測資料傳送至處理單元。感測資料的數量係大於觸碰之座標的數量，因此傳送感測資料的時間大於傳送觸碰之座標的時間，特別是當電容式觸控裝置採用全點可定址電容感測技術時更加明顯。此外，當大量的感測資料傳送至處理單元時，也會增加功率消耗。
因此，需要對上述當觸控積體電路將感測資料傳送至處理單元時，感測資料數量大的問題提出解決方法。
本發明之一目的在於提供一種電容式觸控裝置及其感測方法。
根據本發明之一方面，電容式觸控裝置包括一觸控面板、至少一觸碰偵測單元以及一處理單元。該觸碰偵測單元電性耦接至該觸控面板以掃描該觸控面板、獲得一目前圖框內之一N位元感測資料以及將該目前圖框內之該N位元感測資料壓縮為該目前圖框內之一L位元感測資料。N及L為正整數，且L小於N。該處理單元電性耦接至該觸碰偵測單元以接收該目前圖框內之該L位元感測資料、將該目前圖框內之該L位元感測資料解壓縮為該目前圖框內之該N位元感測資料以及根據該目前圖框內之該N位元感測資料計算一觸碰之一座標。
根據本發明之另一方面，電容式觸控裝置之感測方法包括：由該觸碰偵測單元掃描該觸控面板以獲得一目前圖框內之一N位元感測資料；由該觸碰偵測單元將該目前圖框內之N位元感測資料壓縮為該目前圖框內之一L位元感測資料，其中N及L為正整數，且L小於N；由該處理單元接收該目前圖框內之該L位元感測資料；由該處理單元將該目前圖框內之該L位元感測資料解壓縮為該目前圖框內之該N位元感測資料；以及由該處理單 元根據該目前圖框內之該N位元感測資料計算一觸碰之一座標。
本發明之電容式觸控裝置及電容式觸控裝置之感測方法能降低傳送感測資料的時間、功率消耗以及觸碰偵測單元之記憶體容量需求及處理單元之記憶體容量需求。
10‧‧‧電容式觸控裝置
100‧‧‧觸控面板
102‧‧‧觸碰偵測單元
104‧‧‧處理單元
106‧‧‧介面
S300-S350‧‧‧步驟
第1圖繪示本發明之一電容式觸控裝置；第2圖繪示一N位元感測資料以及一L位元感測資料的資料格式；以及第3圖繪示本發明之一電容式觸控裝置之感測方法流程圖。
請參閱第1圖以及第2圖，第1圖繪示本發明之一電容式觸控裝置10，第2圖繪示一N位元感測資料以及一L位元感測資料的資料格式。電容式觸控裝置10包括一觸控面板100、至少一觸碰偵測單元102以及一處理單元104。觸碰偵測單元102電性耦接至觸控面板100以掃描該觸控面板100、獲得一目前圖框內之N位元感測資料以及將該目前圖框內之N位元感測資料壓縮為該目前圖框內之L位元感測資料，N及L為正整數，且L小於N。處理單元104電性耦接至觸碰偵測單元102以透過一介面106接收該目前圖框內之L位元感測資料、將該目前圖框內之L位元感測資料解壓縮為該目前圖框內之N位元感測資料、偵測一觸碰以及根據該目前圖框內之N位元感測資料計算該觸碰之一座標(即位置)。於一較佳實施例中，處理單元104係設置於一主機(未圖示)內，且該處理單元104的計算能力優於觸碰偵測單元102的計算能力。介面106係選自串列週邊介面(Serial Peripheral Interface；SPI)匯流排、內部整合電路(Inter-Integrated Circuit；I2C)以及通用串列匯流排(Universal Serial Bus；USB)所構成群組中之其中一者。
一般來說，觸碰偵測單元102包括一12位元至16位元類比至 數位轉換器(Analog-to-Digital Converter；ADC)，也就是說，N等於12至16。於習知技術中，N位元感測資料全部傳送至處理單元104，因此傳送N位元感測資料的時間長、功率消耗高且介面106需要高頻寬(bandwidth)。於本發明之電容式觸控裝置10中，N位元感測資料被壓縮成L位元感測資料，該目前圖框內之L位元感測資料包括一起始位元M(start bit)以及一結束位元K(end bit)，起始位元M及結束位元K係預先由觸碰偵測單元102或處理單元104設定。若L太小，雖然可以增進N位元感測資料的壓縮率(compression ratio)，但處理單元104計算出的座標會不精確，因此L不能太小。於一較佳實施例中，該目前圖框內之L位元感測資料的資料長度(data length)為該目前圖框內之N位元感測資料的資料長度的一半，也就是說，當N等於12時，L等於6；當N等於16時，L等於8。
於一較佳實施例中，觸碰偵測單元102可以透過行程編碼法(run-length encoding method)、夏農-法諾編碼法(Shannon-Fano coding method)、霍夫曼編碼法(Huffman coding method)以及指數哥倫布編碼法(exponential-Golomb coding method)所構成群組中之其中一者來進一步壓縮該目前圖框內之L位元感測資料，以增進N位元感測資料的壓縮率。
藉由將N位元感測資料壓縮為L位元感測資料，本發明之電容式觸控裝置10能解決習知技術中傳送N位元感測資料的時間長、功率消耗高且介面106需要高頻寬的缺點。
當L位元感測資料的每一位元為“1”時，代表L位元感測資料處於一飽和情況(saturated condition)。因此，L位元感測資料不足以被精確地解壓縮為N位元感測資料，本發明之電容式觸控裝置10能調整下一圖框之一L位元感測資料的動態範圍(dynamic range)。該下一圖框之L位元感測資料的動態範圍代表該L位元感測資料的範圍係為可調整的。更明確地說，當該目前圖框之L位元感測資料的每一位元皆為“1”時，透過將起始位元M及結束位元K之至少一者位移(shifting)來調整該下一圖框之L位元感測資料的 動態範圍。
上述飽和情況可以由觸碰偵測單元102或處理單元104偵測。當觸碰偵測單元102偵測到飽和情況時，觸碰偵測單元102將起始位元M及結束位元K左移至少一個位元來直接調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍，因此下一圖框之L位元感測資料的資料長度維持不變。於另一實施例中，觸碰偵測單元102僅將起始位元M左移至少一個位元來直接調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍，因此下一圖框之L位元感測資料的資料長度增加至少一個位元，最後觸碰偵測單元102通知處理單元104下一圖框之L位元感測資料的動態範圍已被調整。舉例來說，觸碰偵測單元102傳送如第2圖所示之一觸發位元(toggle bit)來通知處理單元104下一圖框之L位元感測資料已開始。
當處理單元104偵測到飽和情況時，處理單元104傳送一調整指令至觸碰偵測單元102，觸碰偵測單元102根據該調整指令將起始位元M及結束位元K左移至少一個位元來調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍，因此下一圖框之L位元感測資料的資料長度維持不變。於另一實施例中，觸碰偵測單元102根據該調整指令僅將起始位元M左移至少一個位元來調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍，因此下一圖框之L位元感測資料的資料長度增加，最後觸碰偵測單元102通知處理單元104下一圖框之L位元感測資料的動態範圍已被調整。舉例來說，觸碰偵測單元102傳送如第2圖所示之觸發位元來通知處理單元104下一圖框之L位元感測資料已開始。
在飽和情況不再發生之後，也就是說，觸碰偵測單元102或處理單元104未偵測到飽和情況時，L位元感測資料所增加的動態範圍可以降為原來的動態範圍。
請參閱第3圖，第3圖繪示本發明之一電容式觸控裝置之感測方法流程圖。
電容式觸控裝置包括一觸控面板、至少一觸碰偵測單元以及 一處理單元。
於步驟S300中，由觸碰偵測單元掃描觸控面板以獲得一目前圖框內之N位元感測資料。
於步驟S310中，由觸碰偵測單元將該目前圖框內之N位元感測資料壓縮為該目前圖框內之L位元感測資料，N及L為正整數，且L小於N。於一較佳實施例中，該目前圖框內之L位元感測資料的資料長度為該目前圖框內之N位元感測資料的資料長度的一半。
於步驟S320中，由觸碰偵測單元透過行程編碼法、夏農-法諾編碼法、霍夫曼編碼法以及指數哥倫布編碼法所構成群組中之其中一者壓縮該目前圖框內之L位元感測資料。步驟S320為可選擇的步驟。
於步驟S330中，由處理單元接收該目前圖框內之L位元感測資料。
於步驟S340中，由處理單元將該目前圖框內之L位元感測資料解壓縮為該目前圖框內之N位元感測資料。
於步驟S350中，由處理單元根據該目前圖框內之N位元感測資料計算一觸碰之一座標。
該目前圖框內之L位元感測資料包括一起始位元以及一結束位元，起始位元及結束位元係預先設定。當該目前圖框之L位元感測資料的每一位元皆為“1”時，透過將起始位元及結束位元之至少一者位移來調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍。
於一第一實施例中，觸碰偵測單元將起始位元及結束位元左移至少一個位元來調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍，且觸碰偵測單元通知處理單元下一圖框之L位元感測資料的動態範圍已被調整。
於一第二實施例中，觸碰偵測單元將起始位元左移至少一個位元來調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍，且觸碰偵測單元通知處理單元下一圖框之L位元感測資料的動態範圍已被調整。
於一第三實施例中，處理單元傳送一調整指令至觸碰偵測單元，觸碰偵測單元根據該調整指令將起始位元及結束位元左移至少一個位元來調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍，且觸碰偵測單元通知處理單元下一圖框之L位元感測資料的動態範圍已被調整。
於一第四實施例中，處理單元傳送一調整指令至觸碰偵測單元，觸碰偵測單元根據該調整指令將起始位元左移至少一個位元來調整下一圖框之L位元感測資料的動態範圍，且觸碰偵測單元通知處理單元下一圖框之L位元感測資料的動態範圍已被調整。
根據實驗可知，當N位元感測資料僅透過行程編碼法、夏農-法諾編碼法、霍夫曼編碼法以及指數哥倫布編碼法所構成群組中之其中一者壓縮時，壓縮率大約為50%。當N位元感測資料被壓縮為L位元感測資料且L位元感測資料再進一步透過行程編碼法、夏農-法諾編碼法、霍夫曼編碼法以及指數哥倫布編碼法所構成群組中之其中一者壓縮時，壓縮率可以從50%大幅降低至15%。此外，也能夠降低觸碰偵測單元之記憶體容量需求及處理單元之記憶體容量需求。
電容式觸控裝置及電容式觸控裝置之感測方法能降低傳送感測資料的時間、功率消耗以及觸碰偵測單元之記憶體容量需求及處理單元之記憶體容量需求。
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。
10‧‧‧電容式觸控裝置
100‧‧‧觸控面板
102‧‧‧觸碰偵測單元
104‧‧‧處理單元
106‧‧‧介面

Claims (14)

  1. 一種電容式觸控裝置，包括：一觸控面板；至少一觸碰偵測單元，電性耦接至該觸控面板以掃描該觸控面板、獲得一目前圖框內之一N位元感測資料以及將該目前圖框內之該N位元感測資料壓縮為該目前圖框內之一L位元感測資料，其中N及L為正整數，且L小於N；以及一處理單元，電性耦接至該觸碰偵測單元以接收該目前圖框內之該L位元感測資料、將該目前圖框內之該L位元感測資料解壓縮為該目前圖框內之該N位元感測資料，以及根據該目前圖框內之該N位元感測資料計算一觸碰之一座標。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置，其中該目前圖框內之該L位元感測資料的資料長度為該目前圖框內之該N位元感測資料的資料長度的一半。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置，其中該觸碰偵測單元進一步壓縮該目前圖框內之該L位元感測資料，且壓縮該目前圖框內之該L位元感測資料是採用行程編碼法、夏農-法諾編碼法、霍夫曼編碼法以及指數哥倫布編碼法所構成群組中之其中一者。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之電容式觸控裝置，其中該目前圖框內之該L位元感測資料包括一起始位元以及一結束位元，且該起始位元及該結束位元係預先設定。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之電容式觸控裝置，其中當該目前圖框之該L位元感測資料的每一位元皆為“1”時，將該起始位元及該結束位元之至少一者位移來調整一下一圖框之一L位元感測資料的動態範圍。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之電容式觸控裝置，其中該觸碰偵測單元將該起始位元左移至少一個位元來調整該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍，且該觸碰偵測單元通知該處理單元該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍已被調整，或者該觸碰偵測單元將該起始位元及該結束位元左移至少一個位元來調整該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍，且該觸碰偵測單元通知該處理單元該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍已被調整。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述之電容式觸控裝置，其中該處理單元傳送一調整指令至該觸碰偵測單元，該觸碰偵測單元根據該調整指令將該起始位元左移至少一個位元來調整該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍，且該觸碰偵測單元通知該處理單元該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍已被調整，或者該觸碰偵測單元根據該調整指令將該起始位元及該結束位元左移至少一個位元來調整該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍，且該觸碰偵測單元通知該處理單元該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍已被調整。
  8. 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、至少一觸碰偵測單元以及一處理單元，該感測方法包括：由該觸碰偵測單元掃描該觸控面板以獲得一目前圖框內之一N位元感測資料；由該觸碰偵測單元將該目前圖框內之N位元感測資料壓縮為該目前圖框內之一L位元感測資料，其中N及L為正整數，且L小於N；由該處理單元接收該目前圖框內之該L位元感測資料；由該處理單元將該目前圖框內之該L位元感測資料解壓縮為該目前圖框內之該N位元感測資料；以及由該處理單元根據該目前圖框內之該N位元感測資料計算一觸碰之一座標。
  9. 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，其中該目前圖框內之該L位元感測資料的資料長度為該目前圖框內之該N位元感測資料的資料長度的一半。
  10. 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，在由該觸碰偵測單元將該目前圖框內之N位元感測資料壓縮為該目.前圖框內之該L位元感測資料的步驟之後，進一步包括：由該觸碰偵測單元壓縮該目前圖框內之該L位元感測資料，且壓縮該目前圖框內之該L位元感測資料是採用行程編碼法、夏農-法諾編碼法、霍夫曼編碼法以及指數哥倫布編碼法所構成群組中之其中一者。
  11. 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，其中該目前圖框內之該L位元感測資料包括一起始位元以及一結束位元，且該起始位元及該結束位元係預先設定。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述之電容式觸控裝置之感測方法，其中當該目前圖框之該L位元感測資料的每一位元皆為“1”時，將該起始位元及該結束位元之至少一者位移來調整一下一圖框之一L位元感測資料的動態範圍。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之電容式觸控裝置之感測方法，其中由該觸碰偵測單元將該起始位元左移至少一個位元來調整該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍，且該觸碰偵測單元通知該處理單元該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍已被調整，或者由該觸碰偵測單元將該起始位元及該結束位元左移至少一個位元來調整該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍，且該觸碰偵測單元通知該處理單元該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍已被調整。
  14. 根據申請專利範圍第12項所述之電容式觸控裝置之感測方法，其中由該處理單元傳送一調整指令至該觸碰偵測單元，該觸碰偵測單元根據該調整指令將該起始位元左移至少一個位元來調整該下一圖框之該L位元感 測資料的動態範圍，且該觸碰偵測單元通知該處理單元該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍已被調整，或者該觸碰偵測單元根據該調整指令將該起始位元及該結束位元左移至少一個位元來調整該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍，且該觸碰偵測單元通知該處理單元該下一圖框之該L位元感測資料的動態範圍已被調整。
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