TWI595396B - 觸控方法 - Google Patents

Description

觸控方法

本發明係關於一種觸控方法，特別是一種針對光感測裝置的觸控方法。

由於指紋感測器 (fingerprint reader, FPR) 在 fingerprintacquisition profile( FAP) number的規格要求愈大，相較於傳統架構，在TFT光學式技術的指紋感測器具有其輕薄的優勢，無論是結合背光或前光材的貼合，其可用在高端安全資訊產品的設計。不但可以作為個人身份的辨識之外，於尺寸上亦可適合於觸控板(Touch pad)的使用。然而，要將多功能完美地整合於TFT光學式技術，仍需要克服因特性所產生的問題。

光學式感測器的特性係為亮態電流較小且對光靈敏度較小，因此後端系統需要較長時間來感測。大尺寸的指紋感測器則無法在高 畫面更新率(frame rate)下操作，因此光學式指紋感測器必須犧牲解析度，以提升感測速度。現行的作法通常係採用對閘極線與感測線作down-scaling，其缺點是對於觸控物體的觸壓資訊較少，容易造成計算重心的不準確，且滑動觸控的線性度較差。其另一缺點是觸控(touching)與未觸控(hovering)的資訊太過相近，因此需額外新增感壓元件來判斷是否有觸碰。

本發明在於提供一種觸控方法，可以選取光感測裝置上的感測區域中的局部區塊，且動態調整局部區塊，以提高觸控的感測速度並維持高解析度的感測品質。

依據本發明之一實施例所揭露的觸控方法，適於光感測裝置，光感測裝置具有感測區域，包含N條閘極線與M條感測線，N與M為正整數。觸控方法包含於該感測區域的第一局部感測區塊內，感測並擷取觸控物的圖像特徵。於感測並擷取觸控物的圖像特徵後，判斷觸控物是否位於感測區域上。當判斷觸控物位於感測區域上時，計算觸控物的第一特徵位置的座標資訊。依據座標資訊，更新第一局部感測區塊的位置，據以產生感測區域的第二局部感測區塊。第二局部感測區塊內，感測並擷取圖像特徵。

本發明所揭露的觸控方法，係藉由選取光感測裝置上的感測區域中的局部區塊，並通過閘極線與感測線的時序控制，達到動態調整所選取的局部區塊，進而提高觸控的感測速度並維持高解析度的感測品質。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請一併參照圖1與圖2，圖1係依據本發明之一實施例所繪示的光感測裝置的示意圖。圖2係依據本發明之一實施例所繪示的觸控方法的方法流程圖，圖2的觸控方法適用於圖1中的光感測裝置。如圖1所示，光感測裝置10具有感測區域SA，且感測區域SA包含M條閘極線與N條感測線。於步驟S202中，於光感測裝置10中的感測區域SA的第一局部感測區塊PA_1內，感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵。於一實施例中，觸控物OBJ係為使用者的手指，而圖像特徵係為手指的指紋。當使用者通過手指碰觸感測區域SA時，光感測裝置10會在感測區域SA的一個局部區塊中(例如圖1中的第一局部感測區塊PA_1)感測且讀取手指的指紋。於其他實施例中，觸控物OBJ係為使用者的其他部位或其他物件，本發明不以上述的實施例為限。於步驟S204中，於感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵後，判斷觸控物OBJ是否位於感測區域SA上。也就是說，於一個例子中，當手指觸碰光感測裝置10中的感測區域SA後，使用者手指可能隨即離開感測區域SA以結束觸控的動作，也可能持續停留於感測區域SA，以作進一步的觸控。

於接下來的步驟S206中，當判斷觸控物OBJ位於感測區域SA上時，計算觸控物OBJ的第一特徵位置P1的座標資訊。如圖1所示，光感測裝置10可以計算出觸控物OBJ的第一特徵位置P1的座標資訊(x,y)。於一實施例中，第一特徵位置P1與觸控物OBJ初始觸碰時的位置相同，也就是說，觸控物OBJ初始觸碰之後並未再移動。而於另一實施例中，第一特徵位置P1與觸控物OBJ初始觸碰時的位置不相同，也就是說，觸控物OBJ的觸碰的位置已經產生變化。於接下來的步驟S208中，依據第一特徵位置P1的座標資訊，更新第一局部感測區塊PA_1的位置，據以產生感測區域的第二局部感測區塊PA_2。也就是說，於圖2的實施例中，觸控物OBJ的觸碰位置一開始係位於感測區域SA的第一局部感測區塊PA_1的範圍內，之後觸控物OBJ的觸碰位置改變至第一特徵位置P1，其具有座標資訊(x,y)。此時，依據此座標資訊 (x,y)，將第一局部感測區塊PA_1的位置更新至第二局部感測區塊PA_2，而第二局部感測區塊PA_2涵蓋座標資訊 (x,y)。當產生第二局部感測區塊PA_2後，於步驟S210中，於第二局部感測區塊PA_2內，感測並擷取圖像特徵。

請一併參照圖3，圖3係依據本發明之另一實施例所繪示的觸控方法的方法流程圖。相較於圖2，圖3的觸控方法更包含，於步驟S200A中，判斷感測區域SA是否被觸控物OBJ所碰觸。於一實施例中，光感測裝置10係以一個低畫面更新頻率的狀態下，對感測區域SA進行整體掃描以判斷是否有觸控物OBJ碰觸。於步驟S200B中，當光感測裝置10判斷感測區域SA被觸控物OBJ碰觸時，則進一步地偵測感測區域SA中的觸控物OBJ的第一初始特徵位置P_int。於步驟S200C中，依據第一初始特徵位置P_int，於感測區域中決定第一局部感測區塊PA_1。也就是說，如圖1所示，當觸控物OBJ碰觸感測區域SA時，光感測裝置10可以偵測到觸控物OBJ所碰觸的位置(第一初始特徵位置P_int)，此時光感測裝置10進一步地依據第一初始特徵位置P_int，於感測區域SA中選取局部的區塊作為第一局部感測區塊PA_1，第一局部感測區塊PA_1涵蓋了第一初始特徵位置P_int。於圖3實施例的步驟S204中，當判斷觸控物OBJ未位於感測區域SA上時，則回到判斷感測區域是否被觸控物OBJ所碰觸的步驟。於圖3的一實施例中，假設於第二局部感測區塊PA_2內未偵測到觸控物OBJ碰觸時，此時回到圖3中判斷感測區域是否被該觸控物OBJ所碰觸的步驟。具體來說，當觸控物OBJ的觸碰位置改變至第一特徵位置P1時，觸控物OBJ所碰觸的位置係位於第二局部感測區塊PA_2內，此時光感測裝置10係於第二局部感測區塊PA_2內，感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵。假如觸控物OBJ改變至第一特徵位置P1的同時，觸控物OBJ隨即離開第二局部感測區塊PA_2，此時光感測裝置10會回到對感測區域SA整體掃描的狀態，以重新判斷該觸控物OBJ是否碰觸感測區域SA。

如圖3所示，於一實施例中，圖2中的計算觸控物OBJ的第一特徵位置P1的座標資訊(x,y)的步驟包含步驟S206A與步驟S206B。於步驟S206A中，計算第一初始特徵位置P_int的座標變化資訊。且於步驟S206B中，依據座標變化資訊與第一初始特徵位置P_int，計算觸控物OBJ的第一特徵位置P1的座標資訊(x,y)。以一個實際的例子來說，如圖1所示，觸控物OBJ以第一初始特徵位置P_int的座標資訊(xi,yi) 觸碰，也就是說，在感測區域SA上，光感測裝置10偵測到觸控物OBJ初始觸碰的座標資訊(xi,yi)。此時，當觸控物OBJ開始由座標資訊(xi,yi) 的位置往其他位置移動，假設其移動的變化量係為(dx,dy)。光感測裝置10依據座標變化資訊(也就是移動的變化量(dx,dy)) 以及第一初始特徵位置P_int的座標資訊(xi,yi)， 計算出觸控物OBJ的第一特徵位置P1的座標資訊(x,y)。於此實施例中，第一特徵位置P1的座標資訊(x,y)實質上係為(xi+dx, yi+dy)。前述實施例中所舉例之觸控物OBJ的移動變化量(dx,dy)僅係作為示例性說明，本發明不以此為限。

於一實施例中，圖2中的於第一局部感測區塊PA_1中，感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵的步驟中包含致能第k條至第(k+n)條閘極線，k與(k+n)為小於等於N的正整數。具體來說，請一併參照圖1與圖4，圖4係依據本發明之一實施例所繪示的時序控制示意圖。如圖1與圖4所示，當光感測裝置10偵測到觸控物OBJ的第一初始特徵位置P_int時，於第一畫面框FR1中，閘極驅動單元12的驅動信號GT於一時段中被設置成高準位，以便致能感測區域SA上的第k條至第(k+n)條閘極線，而其他第k條至第(k+n)條閘極線之外的閘極線係處於未致能的狀態(驅動信號GT位於低準位狀態)，而感測區域SA上所致能的第k條至第(k+n)條閘極線就是第一局部感測區塊PA_1的範圍。

於此實施例中，當觸控物OBJ由第一初始特徵位置P_int移動至第一特徵位置P1時，如圖1與圖4所示，於第二畫面框FR2中，光感測裝置10依據第一特徵位置P1，其座標資訊(x,y) 可表示為(xi+dx, yi+dy)，將第一局部感測區塊PA_1更新成第二局部感測區塊PA_2，進而致能第(k+m)條至第(k+m+n)條閘極線。換句話說，於圖1的實施例中，當觸控物OBJ由第一初始特徵位置P_int，移動至第一特徵位置P1時，光感測裝置10可以依據觸控物OBJ於縱軸移動的變化量dy，進而推算出所需要致能的閘極線為第(k+m)條至第(k+m+n)條閘極線。由於在本發明的觸控方法中，如圖4所示，當閘極驅動單元12的驅動信號GT被設置成高準位時，時脈信號CLK於此特定的區間的頻率由原本較高的頻率f1轉換成較低的頻率f2，因此不需要使用高速的類比數位轉換器(Analog-to-digital converter, ADC)。此時，於此特定的區間內，光感測裝置10係以較低的頻率f2，通過被致能的閘極線來感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵。由於光感測裝置10係以較低的頻率f2於局部感測區塊中進行感測，於其他非局部感測區塊則維持較高的頻率f1，因此整體的感測速度仍然不會下降，進而除了使所擷取到的圖像特徵可以達到高解析度之外，亦可以維持高感測速度。

於另一實施例中，圖2中的於第一局部感測區塊PA_1中，感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵的步驟中包含讀取第p條至第(p+m)條感測線，p與(p+m)為小於等於M的正整數。具體來說，請參照圖5，圖5係依據本發明之另一實施例所繪示的光感測裝置的示意圖。如圖5所示，光感測裝置具有感測單元14連接至感測區域SA的N條感測線。當光感測裝置10偵測到觸控物OBJ的第一初始特徵位置P_int時，感測單元14便會讀取感測區域SA上的第p條至第(p+m)條感測線，而此時第p條至第(p+m)條感測線之外的其他感測線不會被讀取，第p條至第(p+m)條感測線的範圍就是第一局部感測區塊PA_1的範圍。光感測裝置10通過讀取感測區域SA上的第p條至第(p+m)條感測線來感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵。相較於前述實施例係以橫向選取局部感測區塊，此實施例係以縱向來選取局部感測區塊，而其時序控制的方式與原理與前述的實施例相同，固於此不再贅述。於前述兩個實施例中，光感測裝置10僅係致能橫向的閘極線或是縱向的感測線，然而於一實施例中，當觸控物OBJ碰觸感測區域SA時，光感測裝置10係致能N條閘極線以及M條感測線，此時，相較於前述兩個實施例，光感測裝置10於感測區域SA上所選取的局部感測區塊更小，如此一來，光感測裝置10於進行感測的時候，整體所消耗的電能可以降低。

再以一個實際的例子來說明，請一併參照圖6a與圖6b，圖6a係依據本發明之另一實施例所繪示的光感測裝置的示意圖。圖6b係依據本發明之另一實施例所繪示的時序控制示意圖。如圖6a與圖6b所示，光感測裝置10具有資料線D1~D512。在觸控物OBJ 尚未觸碰感測區域SA時，多工器16係依據時序控制器18所發出的控制信號Ctrl，於感測時段T1中選擇讀取所有的資料線D1~D512，且由類比數位轉換器20將所讀取到的類比資料信號轉換成數位資料信號Data_out，其包含數位資料DA1~DA100。當觸控物OBJ於感測時段T2中碰觸感測區域SA的第二位置P2時，多工器16依據時序控制器18所發出的控制信號Ctrl，僅選擇讀取部分的資料線D1~D100以擷取觸控物OBJ的圖像特徵，而資料線D1~D100的範圍就是局部感測區塊，並由類比數位轉換器20將所讀取到的類比資料信號轉換成數位資料信號Data_out，其包含數位資料DA1~DA100。在接下來的感測時段T3中，觸控物OBJ由第二位置P2移動至第三位置P3時，多工器16選擇讀取資料線D51~D150以擷取觸控物OBJ的圖像特徵。也就是說， 於此實施例中，當觸控物OBJ的觸碰位置改變時，局部感測區塊的範圍大小保持不變，而且隨著觸控物OBJ而向上移動了五十條的資料線的距離。進而使類比數位轉換器20將所讀取到的類比資料信號轉換成數位資料信號Data_out，其包含數位資料DA51~DA150。

於一實施例中，於圖3中的判斷感測區域是否被觸控物OBJ所碰觸的步驟中包含，於多個感測時段其中之一，致能感測區域上部分N條閘極線或部分M條感測線，以感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵，第一局部感測區塊包含所致能的部分N條閘極線或部分M條感測線。具體來說，請參照圖7，圖7係依據本發明之另一實施例所繪示的光感測裝置的示意圖。如圖7所示，光感測裝置10的感測區域SA被劃分成第一局部感測區塊PA_1、第二局部感測區塊PA_2、第三局部感測區塊PA_3與第四局部感測區塊PA_4，其中光感測裝置10於多個感測時段 T1~T4中，分別於前述的局部感測區塊PA_1~PA_4中進行感測。也就是說，於此實施例中，光感測裝置10係於一特定的時間區段內，致能一特定的局部感測區塊內的部分N條閘極線或部分M條感測線以進行感測。

舉例來說，於感測時段 T1中，閘極驅動單元12 會致能第一局部感測區塊PA_1所包含的部分N條閘極線以進行感測，於感測時段 T2中，閘極驅動單元12 會致能第二局部感測區塊PA_2所包含的部分N條閘極線以進行感測。同樣的原理，閘極驅動單元12於感測時段 T3與感測時段 T4，分別地致能第三局部感測區塊PA_3與第四局部感測區塊PA_4內的部分N條閘極線。因此，以一個例子來說，假設當觸控物OBJ(使用者的手指)於感測時段 T1中觸碰第一局部感測區塊PA_1以進行觸控時，光感測裝置10可以通過第一局部感測區塊所涵蓋的被致能的部分N條閘極線(如圖7所示的第R條至第(R+n)條閘極線)來感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵。而於另一實施例中，當觸控物OBJ(使用者的手指)於感測時段 T1中觸碰第一局部感測區塊PA_1時，光感測裝置10係通過感測單元14讀取第一局部感測區塊PA_1所包含的部分M條感測線來感測並擷取觸控物OBJ的圖像特徵。於其他感測時段 T2~T4中，其光感測裝置10的運作方式及原理與前述實施例相同，於此不再贅述。

綜合以上所述，本發明所揭露的觸控方法，係藉由選取光感測裝置上的感測區域中的局部區塊，並通過時序控制以致能一部分的閘極線或感測線，達到動態調整所選取的局部區塊，進而提高觸控的感測速度並維持高解析度的感測品質。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10‧‧‧光感測裝置

12‧‧‧閘極驅動單元

14‧‧‧感測單元

16‧‧‧多工器

18‧‧‧時序控制器

20‧‧‧類比數位轉換器

SA‧‧‧感測區域

PA_1‧‧‧第一局部感測區塊

PA_2‧‧‧第二局部感測區塊

PA_3‧‧‧第三局部感測區塊

PA_4‧‧‧第四局部感測區塊

P_int‧‧‧第一初始特徵位置

P1‧‧‧第一特徵位置

P2‧‧‧第二位置

P3‧‧‧第三位置

(x,y)、(xi,yi)‧‧‧座標資訊

FR1‧‧‧第一畫面框

FR2‧‧‧第二畫面框

CLK‧‧‧時脈信號

GT‧‧‧驅動信號

Ctrl‧‧‧控制信號

Data_out‧‧‧數位資料信號

f1、f2‧‧‧頻率

T1~T4‧‧‧感測時段

D1~D512‧‧‧資料線

DA1~DA512‧‧‧數位資料

k、m、n‧‧‧閘級線編號

p、m‧‧‧感測線編號

圖1係依據本發明之一實施例所繪示的光感測裝置的示意圖。 圖2係依據本發明之一實施例所繪示的觸控方法的方法流程圖。 圖3係依據本發明之另一實施例所繪示的觸控方法的方法流程圖。 圖4係依據本發明之一實施例所繪示的時序控制示意圖。 圖5係依據本發明之另一實施例所繪示的光感測裝置的示意圖。 圖6a係依據本發明之另一實施例所繪示的光感測裝置的示意圖。 圖6b係依據本發明之另一實施例所繪示的時序控制示意圖。 圖7係依據本發明之另一實施例所繪示的光感測裝置的示意圖。

Claims (10)

1. 一種觸控方法，適於一光感測裝置，該光感測裝置具有一感測區域，包含N條閘極線與M條感測線，N與M為正整數，該觸控方法包含：於該感測區域的一第一局部感測區塊內，感測並擷取一觸控物的一圖像特徵；於感測並擷取該觸控物的該圖像特徵後，判斷該觸控物是否位於該感測區域上；當判斷該觸控物位於該感測區域上時，計算該觸控物的一第一特徵位置的一座標資訊； 依據該座標資訊，更新該第一局部感測區塊的位置，據以產生該感測區域的一第二局部感測區塊；以及於該第二局部感測區塊內，感測並擷取該圖像特徵。
2. 如請求項1所述的觸控方法，更包含：判斷該感測區域是否被該觸控物所碰觸；當該感測區域被該觸控物碰觸時，偵測該感測區域中的該觸控物的一第一初始特徵位置；以及依據該第一初始特徵位置，於該感測區域中決定該第一局部感測區塊。
3. 如請求項2所述的觸控方法，其中於該第二局部感測區塊內未偵測到該觸控物碰觸時，回到判斷該感測區域是否被該觸控物所碰觸的步驟。
4. 如請求項2所述的觸控方法，其中計算該觸控物的該第一特徵位置的該座標資訊的步驟包含：計算該第一初始特徵位置的一座標變化資訊；以及依據該座標變化資訊與該第一初始特徵位置，計算該觸控物的該第一特徵位置的該座標資訊。
5. 如請求項2所述的觸控方法，其中於判斷該感測區域是否被該觸控物所碰觸的步驟中包含，於多個感測時段其中之一，致能該感測區域上部分N條閘極線或部分M條感測線，以感測並擷取該觸控物的該圖像特徵，該第一局部感測區塊包含所致能的部分該N條閘極線或部分該M條感測線。
6. 如請求項2所述的觸控方法，其中該第一局部感測區塊涵蓋該觸控物的該第一初始特徵位置。
7. 如請求項2所述的觸控方法，其中當判斷該觸控物未位於該感測區域上時，回到判斷該感測區域是否被該觸控物所碰觸的步驟。
8. 如請求項1所述的觸控方法，其中該觸控物係為一使用者手指，該圖像特徵係為該使用者手指的指紋。
9. 如請求項1所述的觸控方法，其中於該第一局部感測區塊中，感測並擷取該觸控物的該圖像特徵的步驟中包含致能第k條至第(k+n)條閘極線，k與(k+n)為小於等於N的正整數。
10. 如請求項1所述的觸控方法，其中於該第一局部感測區塊中，感測並擷取該觸控物的該圖像特徵的步驟中包含讀取第p條至第(p+m)條感測線，p與(p+m)為小於等於M的正整數。