TWI427514B - 用於觸控面板的控制裝置及其信號處理方法 - Google Patents

用於觸控面板的控制裝置及其信號處理方法 Download PDF

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Description

用於觸控面板的控制裝置及其信號處理方法
本發明係關於一種適用於觸控面板的控制裝置及其信號處理方法。
觸控面板目前業已廣泛應用於家電用品、通訊裝置及電子資訊裝置等領域上。觸控面板通常應用於個人數位助理(PDA)、電子產品及遊戲機等輸入介面。現今觸控面板和顯示幕的整合趨勢可允許使用者以手指或觸控筆選取面板上顯示之代表圖像(icon)，如此可使個人數位助理、電子產品及遊戲機執行喜好之功能。此種觸控面板亦可應用於公共資訊查詢系統，以使公眾能更有效率的操作系統。
圖1顯示一習知觸控輸入裝置10的方塊示意圖。該觸控輸入裝置10包含一觸控面板12和一控制裝置100。該觸控面板10包括複數條X方向感測線X1-Xm和複數條Y方向感測線Y1-Yn。參照圖1，該些X方向感測線X1-Xm和Y方向感測線Y1-Yn係交錯排列，且複數個菱形狀電極11配置於X方向感測線X1 -X10 和Y方向感測線Y1 -Y8 之間。當一觸控工具，例如手指或觸控筆等，接觸到該觸控面板10時，面板上的菱形狀電極21與觸控工具將形成電容耦合而使觸控面板12的電容值產生變化。
該控制裝置100包含一選擇模組14、一類比至數位轉換器16和一處理單元18。該選擇模組24耦接於該觸控面板22，以於每次掃描時從該些X方向感測線X1 -X8 和該些Y方向感測線Y1 -Y8 中選擇欲量測的感測線L1 -Ln 。該類比至數位轉換器16，用以轉換該些欲量測的感測線L1 -Ln 上之電壓為一n位元數位信號。該n位元數位信號代表該些欲量測的感測線之觸控狀態。該處理單元18接收該類比至數位轉換器16送出的n位元數位信號，並經由一演算法計算感測線的觸控狀態，其包含觸控的位置和觸控的面積等資訊。
然而，習知架構中該處理單元18所接收之信號可能為一實際觸控信號或是經雜訊干擾之信號。因此，該處理單元18需內建一複雜的濾波電路以濾除雜訊信號。為了簡化該處理單元18的內部電路並提供有效的數位信號，有必要提出一種適用於觸控面板的控制裝置及其信號處理方法以有效過濾受雜訊影響的輸出資料。
本發明揭示一種控制裝置，應用於一觸控面板中。該觸控面板包含複數條第一方向感測線和複數條第二方向感測線。該等第一方向感測線和第二方向感測線係交錯設置。本發明之控制裝置之一實施範例包含一選擇模組、一類比至數位轉換器和一控制單元。該選擇模組用以於每次掃描時從該等第一方向感測線和第二方向感測線中選擇欲量測的感測線。該類比至數位轉換器耦接於該選擇模組，其用以接收該些欲量測的感測線上之電壓，並根據不同的運作模式以轉換該些電壓為不同位元的序列數位信號。當該類比至數位轉換器運作於一正常模式時，其輸出一n位元數位信號，而當該類比至數位轉換器運作於一偵測模式時，其輸出一m位元數位信號，其中n>m。該控制單元用以控制該類比至數位轉換器運作於該正常模式或該偵測模式。
本發明另揭示一種用於觸控面板的信號處理方法。本發明之信號處理方法之一實施範例，包含以下步驟：從該等第一方向感測線和第二方向感測線中選擇欲量測的感測線；設定一門檻值和欲比較的位元數m；根據欲比較的位元數m，轉換該些欲量測的感測線上之電壓並輸出一m位元數位信號；偵測每次轉換後的m位元數位信號與一預定m位元數位信號之差別，當轉換後的m位元數位信號與該預定m位元數位信號相同時，遞增一計數值；以及當該計數值大於或等於該門檻值時，轉換該些欲量測的感測線上之電壓為一n位元數位信號，其中n>m。
圖2顯示本發明一實施例之觸控輸入裝置20的方塊示意圖。該觸控輸入裝置20包含一觸控面板22和一控制裝置200，其中該控制裝置200用以提供驅動信號至該觸控面板22並偵測其觸控狀態。該觸控面板22包括複數條X方向感測線X1 -X8 和複數條Y方向感測線Y1 -Y8 。參照圖2，該些X方向感測線X1 -X8 和該些Y方向感測線Y1 -Y8 係交錯排列，且複數個菱形狀電極21配置於X方向感測線X1 -X10 和Y方向感測線Y1 -Y8 之間。每一X方向感測線X1 -X8 上的電極係電性導通，且每一Y方向感測線Y1 -Y8 上的電極亦是電性導通。當一觸控工具，例如手指或觸控筆等，接觸到該觸控面板22時，面板上的菱形狀電極21與觸控工具將形成電容耦合而使觸控面板22的電容值產生變化。
參照圖2，該控制裝置200包含一選擇模組24、一類比至數位轉換器26、一控制單元28和一處理單元30。該選擇模組24耦接於該觸控面板22。在進行觸控面板22的觸控偵測時，驅動信號會施加於該些X方向感測線X1 -X8 和該些Y方向感測線Y1 -Y8 上，而該選擇模組24在每次掃描時會從該些X方向感測線X1 -X8 和該些Y方向感測線Y1 -Y8 中選擇欲量測的感測線L1 -Ln ，藉以偵測該些感測線上電容的變化量。
參照圖2，該類比至數位轉換器26耦接於該選擇模組24。該類比至數位轉換器26接收該些欲量測的感測線L1 -Ln 上的電壓，並根據不同的運作模式以轉換該些電壓為不同位元的序列數位信號。在本發明一實施例中，該類比至數位轉換器26可以包含一連續漸近暫存器(Successive Approximation Register,SAR)(未繪出)，其根據一二元搜尋演算法以逐位元控制該數位至類比轉換器26的輸出。該類比至數位轉換器26可運作於一正常模式或一偵測模式。當該類比至數位轉換器26運作於該正常模式時，其輸出一n位元數位信號至該處理單元30，而當該類比至數位轉換器運作於該偵測模式時，其輸出一m位元數位信號至該控制單元28。該m位元數位信號的位元數小於該n位元數位信號的位元數。
該類比至數位轉換器26的運作模式係由該控制單元28所決定。圖3顯示本發明一實施例之該控制單元28的細部電路示意圖。參照圖3，該控制單元28包含暫存器281及282、一偵測單元284、一計數器286和一比較單元288。該暫存器281用以記錄一預定m位元數位信號，而該暫存器282用以記錄一門檻值TH。該偵測單元284用以偵測運作於該偵測模式的該類比至數位轉換器26每次轉換後的m位元數位信號與該預定m位元數位信號，藉以產生一比較信號cmp。該計數器286耦接於該偵測單元284，其用以根據該比較信號cmp而遞增一計數值CNT。該比較單元288耦接於該計數器286，其用以比較該計數值CNT與該門檻值TH。當該計數值大於或等於該門檻值TH時，該比較單元286發出一控制信號CTL以切換該類比至數位轉換器26由該偵測模式進入該正常模式。
現以圖4和圖5說明本發明一實施例之觸控輸入裝置20的運作方式。參照圖4，在第一次掃描時，假設該選擇模組24從X方向感測線X1 -X8 中選擇感測線X3 和X4 為欲量測的感測線，則該類比至數位轉換器26會根據感測線X3 和X4 上的電壓產生一8位元數位信號D0 -D7 ，其中D0 為最小位元(LSB)信號，而D7 為最大位元(MSB)信號。然而，該8位元數位信號可能為該些感測線X3 和X4 的實際觸控結果或為一雜訊干擾結果。為了避免該處理單元30對雜訊所造成之電容值變化進行不必要的運算，該類比至數位轉換器26首先進入一偵測模式以輸出一2位元數位信號D7,1 和D6,1 。需注意的是，在本實施例中該類比至數位轉換器26係輸出2位元數位信號D7,1 和D6,1 。然而，本發明不應以此為限，該類比至數位轉換器26運作於該偵測模式時，其輸出的位元數可任意設定，且不限於輸出高位元數位信號。
在本實施例中，該2位元數位信號D7,1 和D6,1 將記錄於該暫存器281中。接著，該類比至數位轉換器26繼續轉換感測線X3 和X4 上的電壓為一2位元數位信號D7,2 和D6,2 。由於雜訊注入的結果，該數位信號D7,2 和D6,2 其值不同於該數位信號D7,1 和D6,1 。因此，該偵測單元282在比對兩數位信號後，產生一低邏輯位準的比較信號cmp。根據該低邏輯位準的比較信號cmp，該計數器286不動作。
接著，該類比至數位轉換器26繼續轉換感測線X3 和X4 上的電壓為一2位元數位信號D7,3 和D6,3 。該數位信號D7,3 和D6,3 其值相同於該數位信號D7,1 和D6,1 。因此，該偵測單元282在比對兩數位信號後，產生一高邏輯位準的比較信號cmp。根據該高邏輯位準的比較信號cmp，該計數器286遞增一計數值。
依類似步驟，該類比至數位轉換器26持續轉換感測線X3 和X4 上的電壓，且該偵測單元282在比對轉換後的數位信號與信號D7,1 和D6,1 後，更新該比較信號cmp的邏輯位準。該比較單元288根據比較信號cmp的邏輯位準決定是否遞增計數值CNT。當該計數值CNT大於或等於該暫存器282所記錄的門檻值“3”時，該比較單元286發出一控制信號CTL以切換該類比至數位轉換器26由該偵測模式進入該正常模式。因此，該類比至數位轉換器26將繼續轉換感測線X3 和X4 上的電壓為一數位信號。完整的8位元數位信號D7 -D0 將輸出至該處理單元30，以進行後續處理。本發明之控制裝置200由於可適應性地調整該類比至數位轉換器26的輸出位元數和比較的門檻值，因此能有效地濾除雜訊以確保處理單元所接收之信號為實際觸控之信號。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
10．．．觸控輸入裝置
100．．．控制裝置
11．．．電極
12．．．觸控面板
14．．．選擇模組
16．．．類比至數位轉換器
18．．．處理單元
20,20'．．．觸控輸入裝置
200．．．控制裝置
21．．．電極
22．．．觸控面板
24．．．選擇模組
26．．．類比至數位轉換器
28．．．控制單元
281,282．．．暫存器
284．．．偵測單元
286．．．計數器
288．．．比較單元
30．．．處理單元
圖1顯示一習知觸控輸入裝置的方塊示意圖；
圖2顯示本發明一實施例之觸控輸入裝置的方塊示意圖；
圖3顯示本發明一實施例之該控制單元的細部電路示意圖；
圖4顯示本發明一實施例之觸控輸入裝置的方塊示意圖；及
圖5說明本發明一實施例之觸控輸入裝置的運作方式。
20．．．觸控輸入裝置
200．．．控制裝置
21．．．電極
22．．．觸控面板
24．．．選擇模組
26．．．類比至數位轉換器
28．．．控制單元
30．．．處理單元

Claims (8)

  1. 一種控制裝置，應用於一觸控面板中，該觸控面板包含複數條第一方向感測線和複數條第二方向感測線，該等第一方向感測線和第二方向感測線係交錯設置，該控制裝置包含：一選擇模組，用以於每次掃描時從該等第一方向感測線和第二方向感測線中選擇欲量測的感測線；一類比至數位轉換器，耦接於該選擇模組，用以接收該些欲量測的感測線上之電壓，並根據不同的運作模式以轉換該些電壓為不同位元的序列數位信號，其中當該類比至數位轉換器運作於一正常模式時，其輸出一n位元數位信號，而當該類比至數位轉換器運作於一偵測模式時，其輸出一m位元數位信號，其中n>m，其中該m位元數位信號為該N位元數位信號的高位元信號；以及一控制單元，用以控制該類比至數位轉換器運作於該正常模式或該偵測模式。
  2. 根據請求項1之控制裝置，其中該控制單元包含：一第一暫存器，用以記錄一預定m位元數位信號；一第二暫存器，用以記錄一門檻值；一偵測單元，用以偵測經該類比至數位轉換器轉換後的m位元數位信號與該預定m位元數位信號以產生一比較信號；一計數器，用以根據該比較信號，遞增一計數值；以及一比較單元，用以比較該計數值與該門檻值，當該計 數值大於或等於該門檻值時，控制該類比至數位轉換器運作於該正常模式。
  3. 根據請求項1之控制裝置，更包含一處理單元，用以接收該類比至數位轉換器所輸出的該n位元數位信號。
  4. 根據請求項2之控制裝置，其中該預定m位元數位信號為該類比至數位轉換器運作於該偵測模式時第一次轉換的m位元數位信號。
  5. 一種用於觸控面板的信號處理方法，該觸控面板包含複數條第一方向感測線和複數條第二方向感測線，該等第一方向感測線和第二方向感測線係交錯設置，該方法包含以下步驟：從該等第一方向感測線和第二方向感測線中選擇欲量測的感測線；設定一門檻值和欲比較的位元數m；根據欲比較的位元數m，轉換該些欲量測的感測線上之電壓並輸出一m位元數位信號；偵測每次轉換後的m位元數位信號與一預定m位元數位信號之差別，當轉換後的m位元數位信號與該預定m位元數位信號相同時，遞增一計數值；以及當該計數值大於或等於該門檻值時，轉換該些欲量測的感測線上之電壓為一n位元數位信號，其中n>m。
  6. 根據請求項5之信號處理方法，其中該n位元數位信號代表該些欲量測的感測線之觸控狀態。
  7. 根據請求項5之信號處理方法，其中該欲比較的位元數m 為該N位元數位信號的高位元。
  8. 根據請求項5之信號處理方法，其中該預定m位元數位信號為第一次轉換時的m位元數位信號。
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