TWI497371B - 觸控裝置及其量測電壓動態調整方法 - Google Patents

觸控裝置及其量測電壓動態調整方法 Download PDF

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Description

觸控裝置及其量測電壓動態調整方法
本發明係關於一種觸控裝置及其量測電壓動態調整方法。特別關於一種觸控裝置，其根據自觸控感測電路所接收之感測訊號，動態調整觸控感測電路之一量測電壓。
隨著顯示科技的進步，使用者藉由觸碰方式操作觸控裝置(例如：個人數位助理(PDA)、平板電腦、數位攝影機、資訊家電、手機等)已相當普及。觸控裝置之觸控面板又以電容式觸控面板較為廣泛使用。
目前觸控裝置皆提供固定的量測電壓予電容式的觸控面板。然而，量測電壓的大小將直接影響到觸控裝置之性能。一般而言，為了達到省電之目的，觸控裝置會提供較低之量測電壓來進行掃描動作，但過低的量測電壓也容易讓量測到的感測訊號受到雜訊影響，進而對觸控位置或指令產生誤判。反之，當提供之量測電壓較高時，雖可以有效地抑制雜訊的影響，但將使得觸控裝置較為耗電。
綜上所述，如何決定提供之量測電壓，在抑制雜訊與省電兩個功效中取得平衡，乃是現今業界仍需努力解決的問題。
本發明之一目的在於提供一種動態調整量測電壓之機制，其根據感測訊號，動態調整量測電壓來同時達到抑制雜訊與省電的功效。
為達上述之目的，本發明揭露一種觸控裝置。該觸控裝置包含一觸控面板、一觸控感測電路以及一處理單元。該觸控感測電路，電性連接至該觸控面板，用以提供一量測電壓予該觸控面板，以及感測該觸控面板，以產生一感測訊號。該處理單元，電性連接至該觸控感測電路，用以接收該感測訊號，以及根據該感測訊號，計算一第一比例，並根據該第一比例，動態調整該量測電壓。
此外，本發明更揭露一種用於一觸控裝置之量測電壓動態調整方法。該量測電壓動態調整方法包含下列步驟：(a)自一觸控感測電路接收一感測訊號；(b)根據該感測訊號，計算出一第一比例；以及(c)根據該第一比例，動態調整該觸控感測電路之一量測電壓。
在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，所屬技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其它目的、優點以及本發明之技術手段及實施態樣。
1‧‧‧觸控裝置
11‧‧‧觸控面板
13‧‧‧觸控感測電路
15‧‧‧處理單元
102‧‧‧感測訊號
Vm ‧‧‧量測電壓
Sm ‧‧‧平均值
SO ‧‧‧最大偏移值
第1圖係根據本發明之觸控裝置1之示意圖。
第2圖係描繪觸控感測電路13於一時間區間感測相對於觸控面板11之一相同位置所產生之感測訊號102。
第3圖係描繪量測電壓Vm 隨著最大偏移值SO 動態調整之示意圖。
第4圖係本發明第二實施例之量測電壓動態調整方法之流程圖。
第5圖係本發明第三實施例之量測電壓動態調整方法之流程圖。
需說明者，以下實施例係用以舉例說明本發明之技術內容，並非用以限制本發明之範圍。再者，以下實施例及圖式中，與本發明無關之元件已省略而未繪示，且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。
第1圖係描繪本發明第一實施例之觸控裝置1，其可為一手機、一個人數位助理及一平板電腦其中之一或其他具有觸控功能之裝置。觸控裝置1包含一觸控面板11、一觸控感測電路13以及一處理單元15。需注意者，基於說明簡化之原則，觸控裝置1之其它元件，例如通訊模組、輸入模組、供電模組及與本發明較不相關的元件，皆於圖中省略而未繪示。
觸控面板11係為一電容式觸控面板。觸控感測電路13電性連接至觸控面板11，以提供一量測電壓Vm 予觸控面板11。觸控感測電路13更感測觸控面板11之電容變化，並藉以產生一感測訊號102。處理單元15電性連接至觸控感測電路13。處理單元15根據感測訊號102來計算一第一比例R，並根據第一比例R動態調整量測電壓Vm 。
具體而言，觸控感測電路13係持續地掃描觸控面板11，以感測觸控面板11因應物件(例如：手指或觸控筆)所產生的感測訊號102。因此，處理單元15在一期間內接收複數個感應圖框之感測訊號102。接著，處理單元15計算該等感應圖框之相同位置之感測訊號102的一平均值Sm ，以及分別計算該等感應圖框之相同位置之感測訊號102與平均值Sm 間之一最大偏移值SO 。第2圖係描繪觸控感測電路13於一時間區間感測相對於觸控面板 11之一相同位置所產生之感測訊號102。需特別說明者，上述用以計算平均值Sm 及最大偏移值SO 之相同位置，係指感測訊號大於一門檻值之位置，即處理器判斷觸控面板11之此位置存在物體觸碰。最後，處理單元15計算平均值Sm 與最大偏移值SO 之間的比值作為第一比例R，即R=Sm /SO 。
需說明者，所屬技術領域中具有通常知識者可輕易瞭解，觸控感測電路13可更包含類比數位轉換器，其用以將自觸控面板11所接受之感測訊號102進行數位轉換。在本發明中，感測訊號102的大小係可代表因觸碰觸控面板所造成的電容值的改變量。另外，於本實施例中，第一比例R係用以代表感測訊號102之訊雜比，即平均值Sm 代表訊號的大小，最大偏移值SO 代表雜訊的大小。如此一來，為使第一比例R落於一預設區間(例如：10至20)，處理單元15可根據第一比例R，動態調整量測電壓Vm ，以避免第一比例R過小時雜訊對感測訊號的影響會過大，或者第一比例R過大時所造成的耗電行為。
如第3圖所示，為使第一比例R落於預設區間，當偏移值SO 變大時，量測電壓Vm 將隨之變大，以抑制雜訊對感測訊號102所造成的影響。隨後，當偏移值SO 變小時，量測電壓Vm 將隨之變小，以減少不必要的能源消耗，達到省電的功效。須說明者，所屬技術領域中具有通常知識者，可藉由上述說明瞭解，本發明亦可透過其他技術手段計算訊雜比，以作為第一比例。據此，透過各種計算訊雜比的技術手段得到第一比例R，並根據第一比例R，動態調整量測電壓Vm ，亦屬於本發明所保護的範疇。
以下說明本發明動態調整量測電壓Vm 的幾種實施態樣。於一實態樣中，處理單元15被設定具有一下臨界值THL ，當第一比例R小於下 臨界值THL ，則提高量測電壓Vm 至少一單位電壓Vd ，直到第一比例R大於或等於下臨界值THL 。舉例而言，假設量測電壓Vm 為3.3伏特(V)，第一比例R為8，下臨界值THL 為10，以及單位電壓Vd 為1V，則處理單元15將量測電壓Vm 逐步地提高1V，直到第一比例R已大於或等於下臨界值THL ，即每提高1V即判斷第一比例R是否已大於或等於下臨界值THL 。此外，處理單元15亦可根據目前的第一比例R與下臨界值THL 之間的差值來計算量測電壓Vm 所需提高的量。若差值超過一基準值(例如：差值為8，而基準值為3)，則一次性地提高複數個單位電壓Vd (例如：5V，即5個單位電壓Vd )。因此，一次性地的調整相較於逐步地的調整，可大幅縮減調整所需的時間。如此一來，藉由提高量測電壓Vm ，觸控裝置1可有效地抑制雜訊的影響。
於另一實施態樣中，處理單元15被設定具有一上臨界值THU ，當第一比例R大於上臨界值THU ，則降低量測電壓Vm 至少一單位電壓Vd ，直到第一比例R小於或等於上臨界值THU 。舉例而言，假設量測電壓Vm 為12伏特(V)，第一比例R為25，上臨界值THU 為20，以及單位電壓Vd 為1V，則處理單元15逐步地將量測電壓Vm 降低1V，直到第一比例R已小於或等於上臨界值THU ，即每降低1V即判斷第一比例R是否已小於或等於上臨界值THU 。此外，處理單元15亦可根據目前的第一比例R與上臨界值THU 之間的差值來計算量測電壓Vm 所需降低的量，一次性地降低複數個單位電壓Vd (例如：4V，即4個單位電壓Vd )。如此一來，藉由降低量測電壓Vm ，觸控裝置1可有效地達到省電之功效。
於另一實施態樣中，處理單元15被設定具有上臨界值THU 以及下臨界值THL ，當第一比例大於上臨界值THU ，降低量測電壓Vm 至少一 單位電壓Vd ，以使第一比例R小於下臨界值THL ，並於第一比例R小於下臨界值THL 時，提高量測電壓Vm 一個單位電壓Vd ，以使第一比例R大於下臨界值THL 。舉例而言，假設量測電壓Vm 為8伏特(V)，第一比例R為25，上臨界值THU 為20，下臨界值THL 為10，以及單位電壓Vd 為1V，則處理單元15逐步地將量測電壓Vm 降低1V，直到第一比例R已小於下臨界值THL ，即每降低1V即判斷第一比例R是否已小於下臨界值THL (例如：將量測電壓Vm 降低即10個單位電壓Vd )。接著，於第一比例R小於下臨界值THL 後，處理單元15將量測電壓Vm 提高1V，以使第一比例R大於或等於下臨界值THL 。如此一來，藉由此調整量測電壓Vm 之機制，可使得第一比例R最接近下臨界值THL ，進而同時達到抑制雜訊及省電之功效。
本發明之第二實施例係一種量測電壓動態調整方法，其流程圖係如第4圖所示。本發明之量測電壓動態調整方法適用於第一實施例之觸控裝置1之處理單元15。本發明之量測電壓動態調整方法用於一具有觸控面板、觸控感測電路及處理單元之觸控裝置，例如：第一實施例之觸控裝置1。本實施例所描述之量測電壓動態調整方法係由觸控裝置之處理單元執行。
首先，於步驟S401中，自一觸控感測電路接收一感測訊號。接著，於步驟S403中，根據感測訊號，計算出一第一比例。最後，於步驟S405中，根據第一比例，動態調整觸控感測電路之一量測電壓。
具體而言，步驟S405中所述之動態調整量測電壓可由幾種實施態樣來實現。於一實施態樣中，當第一比例小於一下臨界值時，提高量測電壓至少一單位電壓，直到第一比例大於或等於下臨界值。於另一實 施態樣中，當第一比例大於一上臨界值時，降低量測電壓至少一單位電壓，直到第一比例小於上臨界值。此外，於另一實施態樣中，當第一比例大於一上臨界值，降低量測電壓至少一單位電壓，以使第一比例小於一下臨界值，以及於第一比例小於下臨界值時，提高量測電壓一個單位電壓，以使第一比例大於或等於下臨界值。
除了上述步驟，第二實施例亦能執行第一實施例所描述之所有操作及功能，所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解本發明用於觸控裝置之量測電壓動態調整方法如何基於上述第一實施例以執行此等操作及功能，故在此不再贅述。
本發明之第三實施例係一種量測電壓動態調整方法，其流程圖係如第5圖所示。本發明之量測電壓動態調整方法用於一具有觸控面板、觸控感測電路及處理單元之觸控裝置，例如：第一實施例之觸控裝置1。本實施例所描述之量測電壓動態調整方法係由觸控裝置之處理單元執行。
首先，於步驟S501中，自一觸控感測電路，接收複數個感應圖框之感測訊號。接著，於步驟S503及步驟S505中，計算該等感應圖框中相同位置之感測訊號的一平均值，以及計算該等感應圖框中相同位置的感測訊號與平均值間之一最大偏移值。隨後，於步驟S507中，計算平均值與最大偏移值之間的比值作為一第一比例。最後，於步驟S509中，根據第一比例，動態調整觸控感測電路之一量測電壓。
具體而言，步驟S509中所述之動態調整量測電壓可由幾種實施態樣實現。於一實施態樣中，當第一比例小於一下臨界值時，提高量測電壓至少一單位電壓，直到第一比例大於或等於下臨界值。於另一實施 態樣中，當第一比例大於一上臨界值時，降低量測電壓至少一單位電壓，直到第一比例小於上臨界值。此外，於另一實施態樣中，當第一比例大於一上臨界值，降低量測電壓至少一單位電壓，以使第一比例小於一下臨界值，以及於第一比例小於下臨界值時，提高量測電壓一個單位電壓，以使該第一比例大於或等於下臨界值。
除了上述步驟，第三實施例亦能執行第一實施例所描述之所有操作及功能，所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解本發明用於觸控裝置之量測電壓動態調整方法如何基於上述第一實施例以執行此等操作及功能，故在此不再贅述。
綜上所述，本發明之觸控裝置及量測電壓動態調整方法，係根據感測觸控面板所產生之感測訊號，動態調整量測電壓。因此，相較於傳統的觸控裝置，本發明之觸控裝置可同時達到抑制雜訊與省電的功效。
需特別加以說明係，上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

Claims (14)

  1. 一種觸控裝置，包含：一觸控面板；一觸控感測電路，電性連接至該觸控面板，用以提供一量測電壓予該觸控面板，以及感測該觸控面板之電容變化，以產生一感測訊號；以及一處理單元，電性連接至該觸控感測電路，用以接收該感測訊號，以及根據該感測訊號，計算一第一比例，並根據該第一比例，動態調整該量測電壓。
  2. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該處理單元更接收複數個感應圖框之感測訊號，計算該等感應圖框之相同位置之感測訊號的一平均值，計算該等感應圖框之相同位置的感測訊號與該平均值間之一最大偏移值，以及計算該平均值與該最大偏移值之間的比值作為該第一比例。
  3. 如請求項1所述之觸控裝置，其中當該第一比例小於一下臨界值，該處理單元提高該量測電壓至少一單位電壓，直到該第一比例大於或等於該下臨界值。
  4. 如請求項3所述之觸控裝置，其中該處理單元係將該第一比例與該下臨界值之間的一差值與一基準值比較，若該差值超過該基準值，則提高該量測電壓複數單位電壓，使該第一比例大於或等於該下臨界值。
  5. 如請求項1所述之觸控裝置，其中當該第一比例大於一上臨界值，該處理單元降低該量測電壓至少一單位電壓，直到該第一比例小於該上臨界值。
  6. 如請求項5所述之觸控裝置，其中該處理單元係將該第一比例與該上臨界值之間的一差值與一基準值比較，若該差值超過該基準值，則降低該量測電壓複數單位電壓，使該第一比例小於該上臨界值。
  7. 如請求項1所述之觸控裝置，其中當該第一比例大於一上臨界值，該處理單元降低該量測電壓至少一單位電壓，以使該第一比例小於一下臨界值，並於該第一比例小於該下臨界值時，提高該量測電壓該單位電壓，以使該第一比例大於或等於該下臨界值。
  8. 一種用於觸控裝置之量測電壓動態調整方法，包含下列步驟：(a)自一觸控感測電路接收一感測訊號；(b)根據該感測訊號，計算出一第一比例；以及(c)根據該第一比例，動態調整該觸控感測電路之一量測電壓。
  9. 如請求項8所述之量測電壓動態調整方法，其中該步驟(a)更包含下列步驟：接收複數個感應圖框之感測訊號；且該步驟(b)更包含下列步驟：計算該等感應圖框之相同位置之感測訊號的一平均值；計算該等感應圖框之相同位置的感測訊號與該平均值間之一最大偏移值；以及計算該平均值與該最大偏移值之間的比值作為該第一比例。
  10. 如請求項8述之量測電壓動態調整方法，其中該步驟(c)更包 含下列步驟：當該第一比例小於一下臨界值時，提高該量測電壓至少一單位電壓，直到該第一比例大於或等於該下臨界值。
  11. 如請求項10所述之量測電壓動態調整方法，其中該步驟(c)更包含下列步驟：比較該第一比例與該下臨界值之間的一差值與一基準值，若該差值超過該基準值，則提高該量測電壓複數單位電壓，使該第一比例大於或等於該下臨界值。
  12. 如請求項8所述之量測電壓動態調整方法，其中該步驟(c)更包含下列步驟：當該第一比例大於一上臨界值時，降低該量測電壓至少一單位電壓，直到該第一比例小於該上臨界值。
  13. 如請求項12所述之量測電壓動態調整方法，其中該步驟(c)更包含下列步驟：比較該第一比例與該上臨界值之間的一差值與一基準值，若該差值超過該基準值，則降低該量測電壓複數單位電壓，使該第一比例小於該上臨界值。
  14. 如請求項8所述之量測電壓動態調整方法，其中該步驟(c)更包含下列步驟：當該第一比例大於一上臨界值時，降低該量測電壓至少一單位電壓，以使該第一比例小於一下臨界值；以及於該第一比例小於該下臨界值時，提高該量測電壓該單位電壓，以使該第一比例大於或等於該下臨界值。
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