TWI567598B - 觸控感應裝置及方法 - Google Patents

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TWI567598B
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Description

觸控感應裝置及方法
本發明涉及觸控技術領域，尤指一種觸控感應裝置及方法。
觸控技術最早在70年代就已出現，但大量應用在手機或平板電腦上，卻是近幾年才興起的，隨著應用不斷的推出，可以預見在未來的幾年內觸控技術還將持續發展。常見的觸控技術可以分為五種：單指觸控、觸控板、電阻式觸控、電容式觸控和光學觸控，目前應用最廣泛的是電容式觸控技術。
電容式觸控技術，透過觸控面板上的橫向及縱向感應訊號線(sensing lines)感應到的電壓值傳入觸控晶片內部做處理，觸控晶片接收到各個感應訊號線的電壓值後，會轉換成可供運算的數位感應訊號值(sensing signals)，包括多個橫向感應訊號值及多個縱向感應訊號值，再將橫向感應訊號值及縱向感應訊號值相乘產生出一個二維感應訊號值矩陣(matrix of 2D sensing signals)，然後用內插法來找出觸壓點的座標(X，Y)。具體來說，X的演算法是把橫向方向上的二維感應訊號值分別乘以其對應的橫坐標，然後求和，再除以橫向方向上的二維感應訊號值的總和；Y的演算法是把縱向方向上的二維感應訊號值分別乘以其對應的縱坐標，然後求和，再除以縱向方向上的二維感應訊號值的總和。
對於上述電容式觸控技術來說，將橫向感應訊號值及縱向感應訊號值相乘產生出二維感應訊號值矩陣，會帶來極大的運算負荷和存儲空間需求，而且隨著感應訊號線的增多，即橫向感應訊號值和縱向感應訊號值的數量增多，運算負荷和存儲空間需求會成倍增加，這不僅會降低觸控感應的處理效率(運算負荷增加)，還會增大觸控晶片的體積(存儲空間需求增加)，增加觸控感應裝置的生產成本，還有悖於觸控感應裝置輕薄化的發展趨勢。
鑒於以上內容，有必要提供一種觸控感應裝置及方法，可以降低運算負荷和存儲空間需求。
一種觸控感應裝置，所述觸控感應裝置包括：觸控面板，包括多條橫向感應訊號線及多條縱向感應訊號線，用於生成多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an及多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，m和n均為大於或等於2的整數，每一橫向感應訊號值與一橫坐標對應，每一縱向感應訊號值與一縱坐標對應；及計算單元，用於根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，X1，X2，...，Xn分別為所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an對應的橫坐標，Y1，Y2，...，Ym分別為所述多個縱向感 應訊號值b1，b2，...，bm對應的縱坐標。
優選地，所述計算單元還用於將所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an分別與一橫向感應訊號閥值比較，從所述多個橫向感應訊號值中剔除小於所述橫向感應訊號閥值的橫向感應訊號值，並根據過濾後的多個橫向感應訊號值計算出所述觸壓點的橫坐標。
優選地，所述計算單元還用於將所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm分別與一縱向感應訊號閥值比較，從所述多個縱向感應訊號值中剔除小於所述縱向感應訊號閥值的縱向感應訊號值，並根據過濾後的縱向感應訊號值計算出所述觸壓點的縱坐標。
一種觸控感應裝置，所述觸控感應裝置包括：觸控面板，包括多條橫向感應訊號線及多條縱向感應訊號線，用於生成多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an及多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，n和m均為大於或等於2的整數，每一橫向感應訊號值與一橫坐標對應，每一縱向感應訊號值與一縱坐標對應；及計算單元，用於從所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的r個橫向感應訊號值A1，A2，...，Ar(r為大於或等於2的整數，且小於或等於n)，從所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的s個縱向感應訊號值B1，B2，...，Bs(s為大於或等於2的整數，且小於或等於m)，根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，X1，X2，...，Xr分別為所述最大的r個橫向感應訊號值A1，A2，...，Ar對應的橫坐標，Y1，Y2，...，Ys分別為所述最大的s個縱向感應訊號值B1，B2，...，Bs對應的橫坐標。
優選地，所述計算單元用於從所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的兩個橫向感應訊號值，並根據所選取的兩個橫向感應訊號值計算出所述觸壓點的橫坐標。
優選地，所述計算單元用於從所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的兩個縱向感應訊號值，並根據所選取的兩個縱向感應訊號值計算出所述觸壓點的縱坐標。
一種觸控感應方法，所述觸控感應方法包括：感應步驟，觸控面板感應觸壓，生成多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an及多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，m和n均為大於或等於2的整數，每一橫向感應訊號值與一橫坐標對應，每一縱向感應訊號值與一縱坐標對應；及計算步驟，根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，X1，X2，...，Xn分別為所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an對應的橫坐標，Y1，Y2，...，Ym分別為所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm對應的縱坐標。
優選地，所述計算步驟包括：將所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an分別與一橫向感應訊號閥值比較，從所述多個橫向感應訊號值中剔除小於所述橫向感應訊號閥值的橫向感應訊號值，並根據過濾後的多個橫向感應訊號值計算出所述觸壓點的橫坐標。
優選地，所述計算步驟包括：將所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm分別與一縱向感應訊號閥值比較，從所述多個縱向感應訊號值中剔除小於所述縱向感應訊號閥值的縱向感應訊號值，並根據過濾後的縱向感應訊號值計算出所述觸壓點的縱坐標。
一種觸控感應方法，所述觸控感應方法包括：感應步驟，觸控面板感應觸壓，生成多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an及多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，n和m均為大於或等於2的整數，每一橫向感應訊號值與一橫坐標對應，每一縱向感應訊號值與一縱坐標對應；及計算步驟，從所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的r個橫向感應訊號值A1，A2，...，Ar(r為大於或等於2的整數，且小於或等於n)，從所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的s個縱向感應訊號值B1，B2，...，Bs(s為大於 或等於2的整數，且小於或等於m)，根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，X1，X2，...，Xr分別為所述最大的r個橫向感應訊號值A1，A2，...，Ar對應的橫坐標，Y1，Y2，...，Ys分別為所述最大的s個縱向感應訊號值B1，B2，...，Bs對應的橫坐標。
優選地，所述計算步驟包括：從所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的兩個橫向感應訊號值，並根據所選取的兩個橫向感應訊號值計算出所述觸壓點的橫坐標。
優選地，所述計算步驟包括：從所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的兩個縱向感應訊號值，並根據所選取的兩個縱向感應訊號值計算出所述觸壓點的縱坐標。
與習知技術相比，在上述觸控感應裝置及方法中，所述計算單元由於不需要將所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an與所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm相乘，生成所謂的二維感應訊號值矩陣，極大的減輕了運算負荷以及降低了存儲空間的需求，有利於觸控晶片的成本壓縮以及體積的小型化設計。
10‧‧‧觸控感應裝置
12‧‧‧觸控面板
16‧‧‧計算單元
圖1為本發明一種實施方式中的觸控感應裝置的功能框圖。
圖2為本發明一種實施方式中的觸控面板的示意圖。
圖3為本發明一種實施方式中的觸控面板生成的感應訊號值的示例。
圖4為本發明一種實施方式中的一典型示例相對於習知技術節省的存儲空間需求比例表格。
圖5為本發明一種實施方式中的一典型示例相對於習知技術節省存儲空間比例的柱狀圖。
圖6為本發明一種實施方式中的觸控感應方法的流程圖。
圖7為本發明另一種實施方式中的觸控感應方法的流程圖。
請參閱圖1，圖中示意性的示出了根據本發明一種實施方式的觸控感應裝置10，所述觸控感應裝置10包括觸控面板12和計算單元16。所述觸控感應裝置10可以是筆記型電腦的觸控板、智慧手機的觸控屏或其他電子設備的觸控感應設備。
所述觸控面板12包括多條橫向感應訊號線和多條縱向感應訊號線，每一橫向感應訊號線對應有一個橫坐標，每一縱向感應訊號線對應有一個縱坐標。所述多條橫向感應訊號線和所述多條縱向感應訊號線縱橫交錯地分佈在所述觸控面板12上，形成一個二維(2D)的坐標系統。
當使用者觸壓所述觸控面板12時，所述多條橫向感應訊號線和所述多條縱向感應訊號線在觸壓位置附近的電容器的電容量會增大，從而生成多個橫向感應訊號值和多個縱向感應訊號值。每一橫 向感應訊號值代表所述觸控面板12上的對應橫坐標所受到的觸壓強度，所述橫向感應訊號值越大，表示對應橫坐標所受到的觸壓強度越大；每一縱向感應訊號值代表所述觸控面板12上的對應縱坐標所收到的觸壓強度，所述縱向感應訊號值越大，表示對應縱坐標所受到的觸壓強度越大。
請參閱圖2，示出了根據本發明一種實施方式的觸控面板12的示意圖。所述觸控面板12包括n條橫向感應訊號線和m條縱向感應訊號線，所述n條橫向感應訊號線對應的橫坐標分別記為X1，X2，...，Xn，所述m條縱向感應訊號線對應的縱坐分別標記為Y1，Y2，...，Ym，其中，n和m均為大於等於2的整數。在圖2所示的示意圖中，n和m均等於5。
請參閱圖3，示出了根據本發明一種實施方式的觸控面板12生成的感應訊號值的示例。當使用者觸壓所述觸控面板12時，對應於所述橫坐標X1，X2，...，Xn，所述n條橫向感應訊號線分別生成n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an，對應於所述縱坐標Y1，Y2，...，Ym，所述m條縱向感應訊號線分別生成m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，n和m均為大於等於2的整數。在圖3所示的示例中，n和m均等於5。
所述計算單元16與所述觸控面板12連接，用於根據所述觸控面板12生成的所述多個橫向感應訊號和所述多個縱向感應訊號，確定使用者在所述觸控面板12上的觸壓點座標。
在一第一實施方式中，所述計算單元16根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，a1，a2，...，an代表所述n條橫向感應訊號線生成的n個橫向感應訊號值，b1，b2，...，bm代表所述m條縱向感應訊號線生成的m個縱向感應訊號值，X1，X2，...，Xn分別代表所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an對應的橫坐標，Y1，Y2，...，Ym分別代表所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm對應的縱坐標。
相較於習知技術，所述第一實施方式中的所述計算單元16由於不需要將所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an與所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm相乘，生成所謂的二維感應訊號值矩陣，極大的減輕了運算負荷以及降低了存儲空間的需求，有利於觸控晶片的成本壓縮以及體積的小型化設計。
為了進一步減少在計算觸壓點座標的過程中的運算量和存儲空間的需求，在所述第一實施方式中，所述計算單元16在計算觸壓點座標前對所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an與所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm進行過濾，並根據過濾後的感應訊號值計算出所述觸壓點的座標(X，Y)。具體地講，所述計算單元16將所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an分別與一橫向感應訊號閥值進行比較，從所述n個橫向感應訊號值中剔除小於所述橫向感應訊號閥值的橫向感應訊號值，並根據過濾後的橫向感應訊號值計算出所述觸壓點的橫坐標X。同樣地，所述計算單元16 將所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm分別與一縱向感應訊號閥值比較，從所述m個縱向感應訊號值中剔除小於所述縱向感應訊號閥值的縱向感應訊號值，並根據過濾後的縱向感應訊號值計算出所述觸壓點的縱坐標Y。這樣，參與所述計算單元16運算的感應訊號值個數減少，在所述第一實施方式的基礎上進一步減輕了運算負荷以及降低了存儲空間的需求。
在一第二實施方式中，所述計算單元16從所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的r個橫向感應訊號值A1，A2，...，Ar(r為大於或等於2的整數，且小於或等於n)，從所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的s個橫向感應訊號值B1，B2，...，Bs(s為大於或等於2的整數，且小於或等於m)，根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，A1，A2，...，Ar代表從所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取的最大的r個橫向感應訊號值，B1，B2，...，Bs代表從所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的s個縱向感應訊號值，X1，X2，...，Xr分別代表所述最大的r個橫向感應訊號值A1，A2，...，Ar對應的橫坐標，Y1，Y2，...，Ys分別代表所述最大的s個縱向感應訊號值B1，B2，...，Bs對應的縱坐標。
相較於習知技術，一方面，所述第二實施方式中的所述計算單元16由於不需要將所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an與所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm相乘，生成所謂的二維感應訊號值矩陣，極大的減輕了運算負荷以及降低了存儲空間的需求，有利於觸控晶片的成本壓縮以及體積的小型化設計。另一方面，所述第二實施方式中的所述計算單元16在計算觸壓點的座標前，從所述n個橫向感應訊號值和所述m個縱向感應訊號值中分別選取最大的r個橫向感應訊號值和s個縱向感應訊號值，進一步減少了參與所述計算單元16運算的資料量，也減小了資料的存儲空間需求。
在所述第二實施方式的一典型示例中，所述r和s均取值為2，即所述計算單元16從所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的兩個橫向感應訊號值A1和A2，從所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的兩個縱向感應訊號值B1和B2，並根據如下公式計算出所述觸壓點的座標(X，Y)， 其中，A1，A2代表從所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取的最大的兩個橫向感應訊號值，B1，B2代表從所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的兩個縱向感應訊號值，X1，X2分別代表所述最大的兩個橫向感應訊號值A1，A2對應的橫坐 標，Y1，Y2分別代表所述最大的兩個縱向感應訊號值B1，B2對應的縱坐標。
在上述典型示例中，本發明在減小存儲空間需求上取得的進步非常顯著，而且隨著縱橫感應訊號線的數量的增加，這種進步越加顯著。由於所述計算單元16計算觸壓點的橫坐標X與縱坐標Y的原理是相同的，故下面僅以計算觸壓點的橫坐標X為例闡述相對於習知技術，上述典型示例在減小存儲空間需求上的顯著進步性。
請參閱圖4，示意性的示出了上述典型示例相對於習知技術節省的存儲空間需求比例。這裡，以基本存放裝置單元為7位元(bits)為例。
由於本發明的上述典型示例只取兩個最大的橫向感應訊號值參與運算，故當縱橫感應訊號線取任意數量時，所需的存儲空間都是固定的37位元。具體地講，選取兩個最大的橫向感應訊號值需要佔據兩個基本存放裝置單元，也就是7×2=14位元，再將這兩個橫向感應訊號值代入上述典型示例的公式中運算時，分子部分是兩組兩個7位元的數相乘再求和，需要7×2+1=15位元的存儲空間，分母部分是兩個7位元的數的和，需要7+1=8位元的存儲空間，這樣，就可以得出，本發明的上述典型示例需要14+15+8=37位元的存儲空間。
而在習知技術中，在縱橫感應訊號線的數量增加時，所需的存儲空間也會相應的增加。
在習知技術中，當縱橫感應訊號線的數量為2×2時，首先需要將兩個橫向感應訊號值與兩個縱向感應訊號值相乘產生一個2×2的 二維感應訊號值矩陣，在計算觸壓點的橫坐標時，分母部分是四組三個7位元的數相乘再求和，需要7×3+1+1=23位元的存儲空間，分母部分是四組兩個7位元的數相乘再求和，需要7×2+1+1=16位元的存儲空間，這樣，就可以得出，習知技術在縱橫感應訊號線的數量為2×2時，需要23+16=39位元的存儲空間。此時，本發明的上述典型示例節省空間的比例為5.4%。
在習知技術中，當縱橫感應訊號線的數量為3×3時，首先需要將三個橫向感應訊號值與三個縱向感應訊號值相乘產生一個3×3的二維感應訊號值矩陣，在計算觸壓點的橫坐標時，分母部分是九組三個7位元的數相乘再求和，需要7×3+1+1+1+1=25位元的存儲空間，分母部分是九組兩個7位元的數相乘再求和，需要7×2+1+1+1+1=18位元的存儲空間，這樣，就可以得出，習知技術在縱橫感應訊號線的數量為3×3時，需要25+18=43位元的存儲空間。此時，本發明的上述典型示例節省空間的比例為16.2%。
進一步可以歸納出，在習知技術中，當縱橫感應訊號線的數量為n×n時，所需存儲空間的位元數為，其中n為大於或等於2的整數，對應地，本發明的上述典型示例節省空間的比例為(%)。
請參閱圖5，示意性的示出了當縱橫感應線的數量從2×2到18×18時，本發明的上述典型示例相對於習知技術節省存儲空間比例的柱狀圖。從圖中可以看出，隨著縱橫感應線的數量從2×2增加到18×18，本發明的上述典型示例所節省存儲空間的比例也隨之從 5.4%增加到91.9%，也即是說，相對於習知技術，縱橫感應線的數量越多，本發明的上述典型示例所節省空間比例越高，所具有的進步性越明顯。
請參閱圖6，圖中示意性的示出了根據本發明一種實施方式的觸控感應方法的流程圖，所述方法包括以下步驟：
步驟S601，所述觸控面板12感應觸壓，生成n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an和m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，n和m均為大於或等於2的整數。
步驟S602，所述計算單元16根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，a1，a2，...，an代表所述n個橫向感應訊號值，b1，b2，...，bm代表所述m個縱向感應訊號值，X1，X2，...，Xn分別代表所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an對應的橫坐標，Y1，Y2，...，Ym分別代表所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm對應的縱坐標。
在基於上述實施方式的一種改進的實施方式中，所述計算單元16在計算觸壓點座標前對所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an與所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm進行過濾，並根據過 濾後的感應訊號值計算出所述觸壓點的座標(X，Y)。
請參閱圖7，圖中示意性的示出了根據本發明另一種實施方式的觸控感應方法的流程圖，所述方法包括以下步驟：
步驟S701，所述觸控面板12感應觸壓，生成n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an和m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，n和m均為大於或等於2的整數。
步驟S702，所述計算單元16從所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的r個橫向感應訊號值A1，A2，...，Ar(r為大於或等於2的整數，且小於或等於n)，從所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的s個縱向感應訊號值B1，B2，...，Bs(s為大於或等於2的整數，且小於或等於m)。
步驟S703，所述計算單元16根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，A1，A2，...，Ar代表從所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取的最大的r個橫向感應訊號值，B1，B2，...，Bs代表從所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的s個縱向感應訊號值，X1，X2，...，Xr分別代表所述最大的r個橫向感應訊號值A1，A2，...，Ar對應的橫坐標，Y1，Y2，...，Ys分別代 表所述最大的s個縱向感應訊號值B1，B2，...，Bs對應的縱坐標。
在上述實施方式的一典型示例中，所述r和s均取值為2，即所述計算單元16從所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的兩個橫向感應訊號值A1和A2，從所述m個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的兩個縱向感應訊號值B1和B2，並根據如下公式計算出所述觸壓點的座標(X，Y)， 其中，A1，A2代表從所述n個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取的最大的兩個橫向感應訊號值，B1，B2代表從所述m個縱向感應訊號值b1，b2，…，bm中選取最大的兩個縱向感應訊號值，X1，X2分別代表所述最大的兩個橫向感應訊號值A1，A2對應的橫坐標，Y1，Y2分別代表所述最大的兩個縱向感應訊號值B1，B2對應的縱坐標。
綜上所述，本發明確已符合發明專利要求，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本發明技藝之人士，爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10‧‧‧觸控感應裝置
12‧‧‧觸控面板
16‧‧‧計算單元

Claims (2)

  1. 一種觸控感應裝置，所述觸控感應裝置包括：觸控面板，包括多條橫向感應訊號線及多條縱向感應訊號線，用於生成多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an及多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，n和m均為大於2的整數，每一橫向感應訊號值與一橫坐標對應，每一縱向感應訊號值與一縱坐標對應；及計算單元，用於從所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的2個橫向感應訊號值A1，A2，從所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm中選取最大的2個縱向感應訊號值B1，B2，根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，X1，X2分別為所述最大的2個橫向感應訊號值A1，A2對應的橫坐標，Y1，Y2分別為所述最大的2個縱向感應訊號值B1，B2對應的橫坐標。
  2. 一種觸控感應方法，所述觸控感應方法包括：感應步驟，觸控面板感應觸壓，生成多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an及多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm，其中，n和m均為大於的整數，每一橫向感應訊號值與一橫坐標對應，每一縱向感應訊號值與一縱坐標對應；及計算步驟，從所述多個橫向感應訊號值a1，a2，...，an中選取最大的2個橫向感應訊號值A1，A2，從所述多個縱向感應訊號值b1，b2，...，bm 中選取最大的2個縱向感應訊號值B1，B2，根據如下公式計算出觸壓點的座標(X，Y)， 其中，X1，X2分別為所述最大的2個橫向感應訊號值A1，A2對應的橫坐標，Y1，Y2分別為所述最大的2個縱向感應訊號值B1，B2對應的橫坐標。
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