TWI463382B - 觸控感測裝置及觸控感測方法 - Google Patents

觸控感測裝置及觸控感測方法 Download PDF

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Description

觸控感測裝置及觸控感測方法
本發明係與觸控面板有關，特別是關於一種能夠有效避免誤判以真正實現電容式觸控面板上的多點觸控之觸控感測裝置及觸控感測方法。
一般而言，觸控面板依照其感應原理的不同，大致可分為電阻式、電容式、超音波式、光學(例如紅外線)式等不同類型。其中，電容式觸控面板由於只需輕輕觸碰即能感應，並且手指與觸控面板之間的接觸幾乎不會產生磨損，性能穩定且使用壽命長，故相較於傳統的電阻式觸控面板，電容式觸控面板的確表現出更為優異的性能。
請參照圖一A及圖一B，圖一A及圖一B係繪示傳統的觸控感測裝置1及其訊號輸入時序圖。如圖一A及圖一B所示，傳統的觸控偵測裝置1係採用分時的方式由X軸方向至Y軸方向(亦可為由Y軸方向至X軸方向)循序由訊號輸入模組12輸入脈衝方波至觸控面板上之各個觸控墊X1~X6以及Y1~Y6，再由感測模組14量測物體(例如手指或觸控筆尖等)接觸面板時所產生的寄生電容變化，進而偵測使用者之觸控動作及其於面板上所形成之觸控點的位置。
然而，當使用者於電容式觸控面板上進行多點觸控時，上述之傳統的偵測電路架構及其偵測方法僅能偵測出多個觸控點的範圍，而無法判定其真正的觸控位置。舉例而言，當 使用者以二根手指觸碰到電容式觸控面板時，傳統的偵測電路將會分別在X軸及Y軸上偵測到兩個寄生電容變化最大值。然而，由於這兩個最大值可透過兩種不同的觸碰方式產生，使得系統無法準確判斷，而這些不是真正被觸碰的點即稱之為「假性觸控點」(ghost point)。
圖二A及圖二B係繪示傳統的觸控感測電路偵測雙觸控點之示意圖。如圖二A所示，假設使用者於觸控面板10上所形成的兩個觸控點分別位於A點與B點，偵測電路將會在X軸上偵測到兩個寄生電容變化最大值，同時亦會在Y軸上偵測到兩個寄生電容變化最大值。此時，觸控感測電路無法判定上述之寄生電容變化究竟是由位於A點及B點的兩個觸控點所產生，還是由位於A'點及B'點之兩個觸控點所產生。圖二A中位於A'點及B'點的這兩個觸控點即稱為假性觸控點。同理，如圖二B所示，當使用者於觸控面板10上形成位於C點及D點的兩個觸控點時，即可能產生位於C'點及D'點的兩個假性觸控點。
因此，本發明提出一種觸控感測裝置及一種觸控感測方法，以解決上述問題。
根據本發明之一具體實施例為一種觸控感測裝置。於實際應用中，該觸控感測裝置可應用於一電容式觸控面板，以感測形成於該電容式觸控面板上之至少一觸控點的位置。該電容式觸控面板包含沿著一第一方向排列之複數個第一觸控墊組以及沿著一第二方向排列之複數個第二觸控墊組。
於此實施例中，該觸控感測裝置包含一感測模組、一訊號產生模組、一比較模組及一處理模組。當形成於該電容式觸控面板上之一第一觸控點及一第二觸控點對應於該複數個第一觸控墊組中之兩個第一觸控墊組及該複數個第二觸控墊組中之兩個第二觸控墊組時，該感測模組產生一請求訊號。
接著，該訊號產生模組將會根據該請求訊號分別輸出相位(phase)相反的兩個測試訊號至該兩個第一觸控墊組。該比較模組量測對應於該兩個第二觸控墊組之兩個電壓值並比較該兩個電壓值以產生一比較結果。該處理模組根據該比較結果判定該第一觸控點與該第二觸控點於該電容式觸控面板上之一第一位置及一第二位置。
實際上，該觸控感測裝置亦可延伸至多點觸控的判定，並不只侷限於兩點。當觸控點之數目大於兩點時，該觸控感測裝置可分別取其中兩點判定，重複進行至定義出所有的觸控點的真實位置並移除假性觸控點為止。
根據本發明之另一具體實施例為一種觸控感測方法。該觸控感測方法係用以感測形成於一電容式觸控面板上之至少一觸控點的位置。其中，該電容式觸控面板包含沿著一第一方向排列之複數個第一觸控墊組以及沿著一第二方向排列之複數個第二觸控墊組。
於此實施例中，該觸控感測方法包含下列步驟：(a)感測形成於該電容式觸控面板上之一第一觸控點及一第二觸控點是否對應於該複數個第一觸控墊組中之兩個第一觸控墊組以及該複數個第二觸控墊組中之兩個第二觸控墊組；(b)若步 驟(a)之感測結果為是，分別輸出相位相反的兩個測試訊號至該兩個第一觸控墊組；(c)量測對應於該兩個第二觸控墊組之兩個電壓值並比較該兩個電壓值以產生一比較結果；(d)根據該比較結果判定該第一觸控點與該第二觸控點於該電容式觸控面板上之一第一位置及一第二位置。實際上，該觸控感測方法亦可延伸至多點觸控的判定，當觸控點之數目大於兩點時，可分別取其中兩點以上述方法重複判定，直至定義出所有的觸控點的真實位置並移除假性觸控點為止。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
本發明之一具體實施例為一種觸控感測裝置。於此實施例中，該觸控感測裝置係應用於一電容式觸控面板，以感測形成於該電容式觸控面板上之至少一觸控點的位置。實際上，於電容式觸控面板上形成觸控點之物體可以是使用者的手指或觸控筆尖，但不以此為限。
請參閱圖三，圖三係繪示本實施例中之觸控感測裝置的功能方塊圖。如圖三所示，觸控感測裝置2包含感測模組20、訊號產生模組22、比較模組24及處理模組26。其中，感測模組20耦接至訊號產生模組22；比較模組24耦接至處理模組26；訊號產生模組22將會產生並輸出第一測試訊號S1及第二測試訊號S2；比較模組24將會接收第一電壓值Vp及第二電壓值Vn。
接著，請參照圖四A，圖四A係繪示圖三中之觸控感測裝置2應用於電容式觸控面板3之示意圖。如圖四A所示，電容式觸控面板3包含(6×6)個觸控點、六組第一觸控墊組Y1~Y6及六組第二觸控墊組X1~X6。於此實施例中，電容式觸控面板3之第一觸控墊組Y1~Y6係依序沿著第一方向(Y方向)排列，而第二觸控墊組X1~X6則是依序沿著第二方向(X方向)排列。其中，第一方向可以與第二方向垂直，但不以此為限。需注意的是，電容式觸控面板3所包含的觸控墊組及觸控點的數目並不以此例為限，視實際需求而定。接下來，將就觸控感測裝置2如何感測並判別形成於電容式觸控面板3之兩觸控點P1及P2進行詳細之介紹。
如圖四A所示，觸控感測裝置2之感測模組20係耦接至電容式觸控面板3，當形成於電容式觸控面板3上之第一觸控點P1及第二觸控點P2對應於第一觸控墊組Y1~Y6中之兩個第一觸控墊組及第二觸控墊組X1~X6中之兩個第二觸控墊組時，感測模組20將會產生一請求訊號。以此例而言，由於形成於電容式觸控面板3上之第一觸控點P1係對應於第一觸控墊組Y2及第二觸控墊組X4，並且第二觸控點P2則對應於第一觸控墊組Y4及第二觸控墊組X1，因此，感測模組20將會產生請求訊號至訊號產生模組22。
於此實施例中，訊號產生模組22係耦接至感測模組20及第一觸控墊組Y1~Y6。當訊號產生模組22自感測模組20接收到請求訊號後，訊號產生模組22根據請求訊號分別輸出相位(phase)相反的第一測試訊號S1及第二測試訊號S2至第一觸控墊組Y2及Y4。實際上，訊號產生模組22可以是一 脈波產生器，且第一測試訊號S1及第二測試訊號S2為訊號產生模組22所同步輸出之相位相反的訊號，但不以此為限。
於此實施例中，由於第二觸控墊組X4係耦接至比較模組24之正端且第二觸控墊組X1係耦接至比較模組24之負端，因此，比較模組24即可分別自第二觸控墊組X4及X1接收到對應於第二觸控墊組X4及X1之第一電壓值Vp及第二電壓值Vn，並比較第一電壓值Vp及第二電壓值Vn以產生一比較結果。於實際應用中，比較模組24可以是一比較器，但不以此為限。以此例而言，比較模組24係將第一電壓值Vp減去第二電壓值Vn而得到Vp-Vn>0之比較結果。
於此實施例中，第一測試訊號S1及第二測試訊號S2包含一正向輸入訊號及一反向輸入訊號。實際上，第一測試訊號S1及第二測試訊號S2究竟是正向輸入訊號或反向輸入訊號之定義係與於特定時間下第一測試訊號S1及第二測試訊號S2為正緣輸入或負緣輸入有關。
舉例而言，由圖四A及圖四B可知，當時間t=t0或t2時，由於第一測試訊號S1為負緣輸入且第二測試訊號S2為正緣輸入，故第一測試訊號S1及第二測試訊號S2分別被定義為反向輸入訊號及正向輸入訊號。因此，圖四A中之Vp>0且Vn<0，故比較模組24將會得到Vp-Vn>0之比較結果。之後，處理模組26即可根據Vp-Vn>0的比較結果判定第一觸控點P1與第二觸控點P2處於第一候選觸控模式，亦即第一觸控點P1與第二觸控點P2之位置分別為(X4,Y2)及(X1,Y4)，而非假性觸控點(X4,Y4)及(X1,Y2)，故可有效避免 如同先前技術中誤判觸控點的情事發生。
至於圖四B中之Vp<0且Vn>0，故比較模組24得到Vp-Vn<0之比較結果。之後，處理模組26即可根據Vp-Vn<0的比較結果判定第三觸控點P3與第四觸控點P4處於第二候選觸控模式，亦即第三觸控點P3與第四觸控點P4之位置分別為(X4,Y4)及(X1,Y2)。
上述方式之操作原理在於：訊號產生模組22產生相位相反的脈波分別輸入已知有手指接觸的兩個第一觸控墊組Y2及Y4，當手指接觸電容式觸控面板3後，不同方向的第一觸控墊組與第二觸控墊組之間的相互電容將會減小，因此，偶合至第二觸控墊組X4及X1的電壓訊號將會有所不同，故能夠據以分辨出真正的雙觸控點的真正位置。
值得注意的是，上述實施例雖僅說明觸控感測裝置2對雙點觸控的判定，但實際上本發明所提出之觸控感測裝置2亦可延伸至多點觸控的判定，並不只侷限於兩點。當觸控點之數目大於兩點時，觸控感測裝置2可分別取其中兩點以上述實施例之方式重複進行判定，直至定義出所有的觸控點的真實位置並移除假性觸控點為止。
根據本發明之另一具體實施例為一種觸控感測方法。於此實施例中，該觸控感測方法係應用於一電容式觸控面板，以感測形成於該電容式觸控面板上之至少一觸控點的位置。該電容式觸控面板包含沿著一第一方向排列之複數個第一觸控墊組以及沿著一第二方向排列之複數個第二觸控墊組。實際上，該第一方向係垂直於該第二方向，但不以此為限。
請參閱圖五，圖五係繪示本實施例之觸控感測方法的流程圖。如圖五所示，首先，該方法執行步驟S10，感測形成於該電容式觸控面板上之一第一觸控點及一第二觸控點是否對應於該複數個第一觸控墊組中之兩個第一觸控墊組以及該複數個第二觸控墊組中之兩個第二觸控墊組。若步驟S10之判斷結果為是，該方法執行步驟S12，分別輸出相位相反的兩個測試訊號至該兩個第一觸控墊組。實際上，該兩個測試訊號為相位相反的同步輸入訊號。若步驟S10之判斷結果為否，則該方法重新執行步驟S10。
接著，該方法執行步驟S14，量測對應於該兩個第二觸控墊組之兩個電壓值並比較該兩個電壓值以產生一比較結果。之後，該方法執行步驟S16，根據該比較結果判定該第一觸控點與該第二觸控點於該電容式觸控面板上之一第一位置及一第二位置。
於此實施例中，該兩個測試訊號包含一第一測試訊號及一第二測試訊號，分別由該兩個第一觸控墊組中之一第一特定第一觸控墊組及一第二特定第一觸控墊組輸入。實際上，該第一測試訊號與該第二測試訊號究竟是正向輸入訊號或反向輸入訊號之定義係與於特定時間下該第一測試訊號與該第二測試訊號為正緣輸入或負緣輸入有關，其詳細情形請參照圖四A至B及相關說明，於此不另行贅述。
於實際應用中，上述之步驟S16可能有兩種不同的情況產生。若該比較結果為該兩個電壓值中之第一電壓值減去第二電壓值大於零，步驟S16將會先判定該第一觸控點與該第 二觸控點處於一第一候選觸控模式，並根據該第一候選觸控模式決定該第一觸控點之該第一位置與該第二觸控點之該第二位置。其中，該第一位置對應於該第一特定第一觸控墊組以及該兩個第二觸控墊組中之一第一特定第二觸控墊組，並且該第二位置對應於該第二特定第一觸控墊組以及該兩個第二觸控墊組中之一第二特定第二觸控墊組。
相反地，若該比較結果為該兩個電壓值中之第一電壓值減去第二電壓值小於零，則步驟S16先判定該第一觸控點與該第二觸控點處於一第二候選觸控模式，並根據該第二候選觸控模式決定該第一觸控點之該第一位置與該第二觸控點之該第二位置。其中，該第一位置係對應於該第二特定第一觸控墊組以及該兩個第二觸控墊組中之一第一特定第二觸控墊組，並且該第二位置係對應於該第一特定第一觸控墊組以及該兩個第二觸控墊組中之一第二特定第二觸控墊組。
值得注意的是，當該第一測試訊號與該第二測試訊號之正向與反向彼此對調時，步驟S16所判定之第一候選觸控模式及第二候選觸控模式亦會隨之對調。
綜上所述，根據本發明之觸控感測裝置及觸控感測方法係藉由產生相位相反的脈波分別輸入已知有手指接觸的電容式觸控面板之兩個第一觸控墊組，當手指接觸電容式觸控面板後，第一方向的第一觸控墊組與第二方向的第二觸控墊組之間的相互電容將會減小，因此，偶合至相對應之第二觸控墊組的電壓訊號將會有所不同。
此外，本發明所提出之觸控感測裝置及方法亦可延伸至 多點觸控的判定，並不只侷限於兩點。當觸控點之數目大於兩點時，可分別取其中兩點以上述實施例中之相同方法判定，重複進行至定義出所有的觸控點的真實位置並移除假性觸控點為止。藉此，該觸控感測裝置及方法即可於多點觸控狀態下，透過電壓值之差異是否為正有效地區別真正觸控點與假性觸控點的不同，進而定位出形成於電容式觸控面板上之複數個觸控點之真正位置。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
S10~S16‧‧‧流程步驟
t0、t1、t2、t3‧‧‧時間點
1、2‧‧‧觸控感測裝置
10、3‧‧‧電容式觸控面板
12‧‧‧訊號輸入模組
14、20‧‧‧感測模組
Y1~Y6‧‧‧第一觸控墊組
X1~X6‧‧‧第二觸控墊組
22‧‧‧訊號產生模組
24‧‧‧比較模組
A'、B'、C'、D'‧‧‧假性觸控點
26‧‧‧處理模組
S1‧‧‧第一測試訊號
S2‧‧‧第二測試訊號
Vp‧‧‧第一電壓值
Vn‧‧‧第二電壓值
A、B、C、D、P1~P4‧‧‧觸控點
X1~X6、Y1~Y6‧‧‧觸控墊
圖一A係繪示傳統的電容式觸控感測裝置。
圖一B係繪示傳統的電容式觸控感測裝置之控制訊號輸入時序圖。
圖二A及圖二B係繪示傳統的觸控感測裝置偵測雙觸控點之示意圖。
圖三係繪示根據本發明之一具體實施例的觸控感測裝置之功能方塊圖。
圖四A及B係分別繪示觸控感測裝置偵測不同的雙觸控 點之示意圖。
圖五係繪示根據本發明之一具體實施例之觸控感測方法的流程圖。
2‧‧‧觸控感測裝置
20‧‧‧感測模組
22‧‧‧訊號產生模組
24‧‧‧比較模組
26‧‧‧處理模組
S1‧‧‧第一測試訊號
S2‧‧‧第二測試訊號
Vp‧‧‧第一電壓值
Vn‧‧‧第二電壓值

Claims (10)

  1. 一種觸控感測裝置，應用於一電容式觸控面板，該電容式觸控面板包含沿著一第一方向排列之複數個第一觸控墊組以及沿著一第二方向排列之複數個第二觸控墊組，該觸控感測裝置包含：一感測模組，耦接至該電容式觸控面板，當形成於該電容式觸控面板上之一第一觸控點及一第二觸控點對應於該複數個第一觸控墊組中之兩個第一觸控墊組及該複數個第二觸控墊組中之兩個第二觸控墊組時，該感測模組產生一請求訊號；一訊號產生模組，耦接至該感測模組及該複數個第一觸控墊組，用以根據該請求訊號分別輸出相位(phase)相反的兩個測試訊號至該兩個第一觸控墊組；一比較模組，耦接至該兩個第二觸控墊組，用以量測對應於該兩個第二觸控墊組之兩個電壓值並比較該兩個電壓值以產生一比較結果；以及一處理模組，耦接至該比較模組，用以根據該比較結果判定該第一觸控點與該第二觸控點於該電容式觸控面板上之一第一位置及一第二位置；其中，該兩個測試訊號包含一第一測試訊號及一第二測試訊號，分別由該兩個第一觸控墊組中之一第一特定第一觸控墊組及一第二特定第一觸控墊組輸入，於一特定時間下，若該第一測試訊號為負緣輸入且該第二測試訊號為正緣輸入，則該第一測試訊號與該第二測試訊號分別被定義為一反向輸入訊號及一正向輸入訊號，該兩個第二觸控墊組包含一第一特定第二觸控墊組及一第二特定第二觸控墊 組，該第一特定第二觸控墊組係耦接至該比較模組之正端且該第二特定第二觸控墊組係耦接至該比較模組之負端，若該兩個電壓值中之第一電壓值為正且第二電壓值為負，該比較結果為第一電壓值減去第二電壓值大於零，該處理模組判定該第一觸控點與該第二觸控點處於一第一候選觸控模式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該第一方向係垂直於該第二方向。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中於該第一候選觸控模式下，該第一觸控點之該第一位置係對應於該第一特定第一觸控墊組以及該第一特定第二觸控墊組，並且該第二觸控點之該第二位置係對應於該第二特定第一觸控墊組以及該第二特定第二觸控墊組。
  4. 一種觸控感測裝置，應用於一電容式觸控面板，該電容式觸控面板包含沿著一第一方向排列之複數個第一觸控墊組以及沿著一第二方向排列之複數個第二觸控墊組，該觸控感測裝置包含：一感測模組，耦接至該電容式觸控面板，當形成於該電容式觸控面板上之一第一觸控點及一第二觸控點對應於該複數個第一觸控墊組中之兩個第一觸控墊組及該複數個第二觸控墊組中之兩個第二觸控墊組時，該感測模組產生一請求訊號；一訊號產生模組，耦接至該感測模組及該複數個第一觸控墊組，用以根據該請求訊號分別輸出相位(phase)相反 的兩個測試訊號至該兩個第一觸控墊組；一比較模組，耦接至該兩個第二觸控墊組，用以量測對應於該兩個第二觸控墊組之兩個電壓值並比較該兩個電壓值以產生一比較結果；以及一處理模組，耦接至該比較模組，用以根據該比較結果判定該第一觸控點與該第二觸控點於該電容式觸控面板上之一第一位置及一第二位置；其中，該兩個測試訊號包含一第一測試訊號及一第二測試訊號，分別由該兩個第一觸控墊組中之一第一特定第一觸控墊組及一第二特定第一觸控墊組輸入，於一特定時間下，若該第一測試訊號為負緣輸入且該第二測試訊號為正緣輸入，則該第一測試訊號與該第二測試訊號分別被定義為一反向輸入訊號及一正向輸入訊號，該兩個第二觸控墊組包含一第一特定第二觸控墊組及一第二特定第二觸控墊組，該第一特定第二觸控墊組係耦接至該比較模組之正端且該第二特定第二觸控墊組係耦接至該比較模組之負端，若該兩個電壓值中之第一電壓值為負且第二電壓值為正，該比較結果為該兩個電壓值中之第一電壓值減去第二電壓值小於零，該處理模組判定該第一觸控點與該第二觸控點處於一第二候選觸控模式。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控感測裝置，其中於該第二候選觸控模式下，該第一觸控點之該第一位置係對應於該第二特定第一觸控墊組以及該第一特定第二觸控墊組，並且該第二觸控點之該第二位置係對應於該第一特定第一觸控墊組以及該第二特定第二觸控墊組。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之觸控感測裝置，其中該第一方向係垂直於該第二方向。
  7. 一種觸控感測方法，應用於一電容式觸控面板，該電容式觸控面板包含沿著一第一方向排列之複數個第一觸控墊組以及沿著一第二方向排列之複數個第二觸控墊組，該方法包含下列步驟：(a)感測形成於該電容式觸控面板上之一第一觸控點及一第二觸控點是否對應於該複數個第一觸控墊組中之兩個第一觸控墊組以及該複數個第二觸控墊組中之兩個第二觸控墊組；(b)若步驟(a)之感測結果為是，分別輸出相位相反的兩個測試訊號至該兩個第一觸控墊組；(c)量測對應於該兩個第二觸控墊組之兩個電壓值並比較該兩個電壓值以產生一比較結果；以及(d)根據該比較結果判定該第一觸控點與該第二觸控點於該電容式觸控面板上之一第一位置及一第二位置；其中該兩個測試訊號包含一第一測試訊號及一第二測試訊號，分別由該兩個第一觸控墊組中之一第一特定第一觸控墊組及一第二特定第一觸控墊組輸入，於一特定時間下，若該第一測試訊號為負緣輸入且該第二測試訊號為正緣輸入，則該第一測試訊號與該第二測試訊號分別被定義為一反向輸入訊號及一正向輸入訊號，該兩個第二觸控墊組包含一第一特定第二觸控墊組及一第二特定第二觸控墊組，該第一特定第二觸控墊組係耦接至該比較模組之正端且該第二特定第二觸控墊組係耦接至該比較模組之負端。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控感測方法，其中該第一方向係垂直於該第二方向。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之觸控感測方法，其中若該兩個電壓值中之第一電壓值為正且第二電壓值為負，該比較結果為第一電壓值減去第二電壓值大於零，步驟(d)包含下列步驟：判定該第一觸控點與該第二觸控點處於一第一候選觸控模式；以及根據該第一候選觸控模式決定該第一觸控點之該第一位置與該第二觸控點之該第二位置；其中該第一位置對應於該第一特定第一觸控墊組以及該第一特定第二觸控墊組，並且該第二位置對應於該第二特定第一觸控墊組以及該第二特定第二觸控墊組。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之觸控感測方法，其中若該兩個電壓值中之第一電壓值為負且第二電壓值為正，該比較結果為該兩個電壓值中之第一電壓值減去第二電壓值小於零，步驟(d)包含下列步驟：判定該第一觸控點與該第二觸控點處於一第二候選觸控模式；以及根據該第二候選觸控模式決定該第一觸控點之該第一位置與該第二觸控點之該第二位置；其中該第一位置係對應於該第二特定第一觸控墊組以及該第一特定第二觸控墊組，並且該第二位置係對應於該第一特定第一觸控墊組以及該第二特定第二觸控墊組。
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