TWI569177B - The touch control system is planned by the arithmetic processing unit - Google Patents

The touch control system is planned by the arithmetic processing unit Download PDF

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TWI569177B
TWI569177B TW103143663A TW103143663A TWI569177B TW I569177 B TWI569177 B TW I569177B TW 103143663 A TW103143663 A TW 103143663A TW 103143663 A TW103143663 A TW 103143663A TW I569177 B TWI569177 B TW I569177B
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Chung Lin Chia
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Description

以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統
本發明係有關於觸控系統，特別是關於一種以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統。
請參照圖1，其繪示一習知觸控顯示器之方塊圖。如圖1所示，一驅動電路10，其內含一微處理機或微控制器，係藉由一影像資料介面10a接收一中央處理單元11(central processing unit；CPU)送出之畫素資料DIMG，再依畫素資料DIMG產生一組對應的畫素驅動信號SDISP以驅動一觸控顯示器12，從而顯示一畫面。另外，驅動電路10係藉由一組觸控信號STP驅動觸控顯示器12以獲得觸控座標資料DTOUCH，再藉由一觸控資料介面10b將觸控座標資料DTOUCH傳送至中央處理單元11。
在功能單純或小尺寸的觸控應用中，習知驅動電路10之所述微處理機或微控制器不需太強大的性能即可應付所需處理之工作量。然而，隨著觸控功能的需求愈趨複雜，驅動電路10之所述微處理機或微控制器可能無法負荷增加的工作量。解決方案之一是以一強大的微處理機或微控制器取代原有的微處理機或微控制器，然而，此舉會增加驅動電路10之成本，不利觸控產品之市場競爭力。
為解決前述的問題，吾人亟需一新穎的觸控系統。
本發明之一目的在於揭露一種以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其可依一控制表單決定一感測器單元內所含之複數個感測器之一併接組態。
本發明之另一目的在於揭露一種以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其可依所述控制表單決定一觸控掃描單元之一掃描位址範圍及掃瞄模式，其中該掃描位址範圍係與該感測器單元之所述併接組態相對應。
本發明之另一目的在於揭露一種以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其可依所述控制表單決定一觸控偵測單元之工作模式以產生一觸控資訊。
本發明之又一目的在於揭露一種以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其可利用一觸控處理單元依所述控制表單之內容分別送出對應的控制訊號至所述感測器單元、觸控掃描單元及觸控偵測單元以執行一適應性觸控偵測程序。
為達前述目的，一種以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統乃被提出，其具有：一感測器單元，其具有複數個感測器；一連接單元，具有複數個開關和至少一共同接點，各所述開關均具有一控制端、一第一連接端、和一第二連接端，其中，各所述控制端均與一連接控制訊號耦接，各所述第一連接端均與一所述感測器耦接，且各所述共同接點均與複數個所述第二連接端耦接； 一觸控掃描單元，具有至少一掃描控制端、至少一第一訊號連接端、複數個第二訊號連接端、及至少一第三訊號連接端，所述至少一掃描控制端係與至少一掃描規劃訊號耦接，各所述第一訊號連接端均與一觸控訊號耦接，所述複數個第二訊號連接端係耦接至該連接單元之所述第一連接端，且所述第三訊號連接端係耦接至該連接單元之所述共同接點，其中，各所述第一訊號連接端係依所述掃描規劃訊號之狀態耦接至一所述第二訊號連接端或一所述第三訊號連接端；一觸控偵測單元，具有至少一工作模式控制端、至少一觸控偵測端、及至少一觸控資訊輸出端，所述至少一工作模式控制端係與至少一工作模式規劃訊號耦接，各所述觸控偵測端係用以輸出所述觸控訊號及獲得所述觸控訊號之一參數，且所述至少一觸控資訊輸出端係用以輸出觸控資訊，其中該觸控資訊係依該參數而產生；以及一運算處理單元，用以依一控制表單之內容送出所述至少一連接控制訊號、所述掃描規劃訊號、及所述工作模式規劃訊號，以及接收所述觸控資訊。
在一實施例中，該感測器單元之所述複數個感測器係以二維陣列之方式排列。
在一實施例中，該連接單元之所述複數個開關係由複數個電晶體實現。
在一實施例中，所述參數係由電壓、電流、頻率、和相位所組成的群組所選擇的一種物理量，且所述觸控資訊係由所述參數之數值經一類比轉數位運算而得。
在一實施例中，所述觸控資訊係由所述參數之數值經一類比轉數位運算及一觸碰判斷程序而得。
在一實施例中，所述控制表單包含至少一區塊劃分位元組及至少一致能/禁能位元組。
在一實施例中，所述控制表單之內容係依一控制演算法決定。
在一實施例中，所述控制演算法係依一圖形使用者介面決定所述控制表單之內容。
在一實施例中，所述控制演算法係依至少一筆所述觸控資訊決定所述控制表單之內容。
在一實施例中，該觸控掃描單元係依所述掃描規劃訊號之內容決定一掃描模式，該掃描模式係由一循序掃描模式、一平行掃描模式、和一定址掃描模式所組成的群組所選擇的一種模式。
在一實施例中，該觸控偵測單元係所述工作模式規劃訊號之內容執行一觸控偵測程序，該觸控偵測程序係由一自電容偵測程序、一互電容偵測程序、一光遮斷偵測程序、一壓力變化偵測程序、一阻抗變化偵測程序、一頻率變化偵測程序、和一複合信號偵測程序所組成的群組所選擇的一種程序。
在一實施例中，所述控制表單進一步包含至少一感測靈敏度設定位元組以經由所述工作模式規劃訊號調變該觸控偵測單元之一感測靈敏度。
在一實施例中，所述控制表單進一步包含至少一感測權重設 定位元組。
在一實施例中，所述控制表單進一步包含至少一重複感測次數設定位元組。
在一實施例中，該感測器單元係位於一顯示器中。
在一實施例中，該感測器單元係由該顯示器之複數個顯示用電極或複數條信號導線構成。
在一實施例中，該感測器單元係與一顯示器結合成一觸控螢幕。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。
10‧‧‧驅動電路
10a‧‧‧影像資料介面
10b‧‧‧觸控資料介面
11‧‧‧中央處理單元
12‧‧‧觸控顯示器
100‧‧‧感測器單元
110‧‧‧連接單元
120‧‧‧觸控掃描單元
130‧‧‧觸控偵測單元
140‧‧‧運算處理單元
141‧‧‧控制表單
142‧‧‧控制演算模組
111‧‧‧開關
121‧‧‧交換電路
101a、101b、101c、101d、101e、102e、101f、103‧‧‧感測器
104‧‧‧對向電極
105‧‧‧電晶體
106‧‧‧儲存電容
107a-107c‧‧‧觸控偵測電路
圖1繪示一習知觸控顯示器之方塊圖。
圖2為本發明以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統其一實施例之方塊圖。
圖3a-圖3f繪示圖2之感測器單元以被動式感應結構實現之多個實施例。
圖4a繪示圖2之感測器單元以主動式感應結構實現之一實施例。
圖4b繪示圖4a所示感測器單元之驅動電路之一實施例。
圖5a-圖5e繪示本發明之感測器單元和顯示結構之多個結合實施例。
圖6a-圖6d繪示依本發明之設計所能提供之多種觸控掃描模式。
圖7為依本發明之技術方案所提供之可規劃觸控功能之一示意圖。
請參照圖2，其為本發明以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統其一實施例之方塊圖。如圖2所示，該觸控系統具有一感測器單元100、一連接單元110、一觸控掃描單元120、一觸控偵測單元130、以及一運算處理單元140。
感測器單元100具有複數個感測器，所述複數個感測器可以一維或二維陣列之方式排列。感測器單元100可為一電阻式感測單元、一電容式感測單元、一光電感測單元、一電磁感測單元、一壓力感測單元、或一聲波感測單元。另外，當感測器單元100為一電容式感測單元時，其可由位於一顯示器中之複數個額外附加電極構成，或由一顯示器原本所具備之複數個顯示用電極或複數條信號導線構成，或由一獨立的電容式觸控模組(其係與一顯示器結合成一觸控螢幕)構成。
連接單元110具有複數個開關111(其可由複數個電晶體實現，且其可整合在一積體電路內或和感測器單元100位在同一基板上)和至少一共同接點(COM1、COM2)，各所述開關111均具有一控制端、一第一連接端(為S(1)-S(M)之一)、和一第二連接端，其中，各所述控制端均與連接控制訊號VC(1)-VC(M)之一耦接，M為一正整數；各所述第一連接端均與感測器單元100之一所述感測器耦接；且各所述共同接點均與複數個所述第二連接端耦接。於操作時，連接單元110可依連接控制訊號VC(1)-VC(M)之狀態決定一感測器單元內所含之複數個感測器之一併接組態。
觸控掃描單元120具有至少一掃描控制端(CNTL(1)-CNTL(L)，L為一正整數)、至少一第一訊號連接端(A(1)-A(K)，K為一正整數)、複數個第二訊號連接端(B(1)-B(M))、至少一第三訊號連接端 (C(1)-C(2))、及一交換電路121，其中，所述至少一掃描控制端係與至少一掃描規劃訊號(VSP(1)-VSP(L))耦接，各所述第一訊號連接端均與一觸控訊號(為VT(1)-VT(K)之一)耦接，所述複數個第二訊號連接端B(1)-B(M)係耦接至該連接單元110之所述第一連接端S(1)-S(M)，且所述第三訊號連接端C(1)-C(2)係耦接至該連接單元110之所述共同接點(COM1、COM2)。於操作時，交換電路121會依所述掃描規劃訊號VSP(1)-VSP(L)之內容使各所述第一訊號連接端耦接至一所述第二訊號連接端或一所述第三訊號連接端，從而使該觸控掃描單元120可依所述掃描規劃訊號VSP(1)-VSP(L)之內容決定一掃描模式，其中該掃描模式可為一循序掃描模式、一平行掃描模式、或一定址掃描模式。當觸控掃描單元120工作在所述的定址掃描模式下時，其可決定一掃描位址範圍，且該掃描位址範圍較佳為與該感測器單元之所述併接組態相對應。
觸控偵測單元130具有至少一工作模式控制端(M(1)-M(J)，J為一正整數)、至少一觸控偵測端(TD(1)-TD(K))、及至少一觸控資訊輸出端(TPO(1)-TPO(P)，P為一正整數)，所述至少一工作模式控制端係與至少一工作模式規劃訊號VM(1)-VM(J)耦接，各所述觸控偵測端係用以輸出所述觸控訊號及獲得所述觸控訊號之一參數，且所述至少一觸控資訊輸出端係用以輸出觸控資訊，其中該觸控資訊係依該參數而產生，而所述參數係由電壓、電流、頻率、和相位所組成的群組所選擇的一種物理量，且所述觸控資訊可由原始資料(raw data)構成或由觸碰座標資料構成，其中，所述原始資料係由所述參數之數值經一類比轉數位運算而得，而所述觸碰座標資料係由所述原始資料經一觸碰判斷程序而得。在所述觸碰判斷程序之執行過程中，所述原始資料的數值會與一臨界值(threshold)比較以決定所述觸碰座標資 料。另外，該觸控偵測單元130可依所述工作模式規劃訊號VM(1)-VM(J)之內容執行與感測器單元100之型態相對應之一觸控偵測程序，例如一自電容偵測程序、一互電容偵測程序、一光遮斷偵測程序、一壓力變化偵測程序、一阻抗變化偵測程序、一頻率變化偵測程序、或一複合信號偵測程序(所述複合信號係由一像素灰階信號加上一觸控偵測信號組成)。
運算處理單元140係用以依一控制表單141之內容送出所述至少一連接控制訊號VC(1)-VC(M)、所述掃描規劃訊號VSP(1)-VSP(L)、及所述工作模式規劃訊號VM(1)-VM(J)，以及接收所述觸控資訊。所述控制表單141較佳為包含至少一區塊劃分位元組及至少一致能/禁能位元組，其中，所述區塊劃分位元組係用以決定連接控制訊號VC(1)-VC(M)之內容以形成該感測器單元100之一併接組態，而所述致能/禁能位元組係用以決定所述掃描規劃訊號VSP(1)-VSP(L)之內容以定義出該感測器單元100之一掃描範圍。另外，所述控制表單141亦可包含：至少一感測靈敏度設定位元組以經由所述工作模式規劃訊號VM(1)-VM(J)設定該觸控偵測單元130之一感測靈敏度分布；至少一感測權重設定位元組以設定該觸控偵測單元130之一感測權重分布；以及至少一重複感測次數設定位元組以設定該觸控偵測單元130之一重複感測次數分布。依此，本發明即可依所需定義出該感測器單元100之一掃描範圍，以及使該掃描範圍內之各感測區域具有相同或不同的感測面積、相同或不同的感測靈敏度、相同或不同的感測權重、和相同或不同的重複感測次數，以輕鬆適應不同的觸控需求。
另外，所述控制表單141之內容可由一控制演算模組142所含之一控制演算法決定，而所述控制演算法可依一圖形使用者介面、或依至 少一筆所述觸控資訊產生一例如，所述的控制演算法可依前一筆觸控資訊、或依先前數筆觸控資訊所呈現的觸控操作趨勢動態決定所述控制表單141之內容。另外，控制演算模組142之程式碼和控制表單141之內容可存在相同或不同的記憶媒體中。
依圖2之架構，本發明乃可滿足多種觸控需求。請參照圖3a-圖3f，其繪示本發明感測器單元100以被動式感應結構實現之多個實施例。在圖3a中，感測器單元100包含複數個具不同形狀的感測器101a；在圖3b中，感測器單元100所含之複數個感測器101b係形成兩個數字圖案；在圖3c中，感測器單元100所含之複數個感測器101c係形成一二維陣列；在圖3d中，感測器單元100所含之複數個感測器101d係以一維陣列之方式排列；在圖3e中，感測器單元100所含之複數個感測器101e和複數個感測器102e形成一雙層X-Y陣列；以及在圖3f中，感測器單元100所含之複數個感測器101f形成一單層極座標感應平面。
請參照圖4a，其繪示本發明感測器單元100以主動式感應結構實現之一實施例。在圖4a中，感測器單元100所含之複數個感測器103係由一顯示結構(可為液晶顯示結構、電子紙顯示結構、或有機發光二極體顯示結構)之複數個畫素電極構成，亦即，該顯示結構之畫素電極亦用作觸控感測器。請參照圖4b，其繪示圖4a所示感測器單元100之驅動電路之一實施例。如圖4b所示，該驅動電路包含一感測器103(由畫素電極構成)、一對向電極104、一電晶體105、一儲存電容106、及觸控偵測電路107a-107c。於操作時，若感測器103被致能，則電晶體105會導通且觸控偵測電路107a-107c會被引入以執行一觸控偵測程序。事實上，在圖4b的架構中，對向電極104亦可當作 感測器，且對向電極104可和畫素電極彼此相對或在約同一平面上彼此相鄰。
請參照圖5a-圖5e，其繪示本發明感測器單元和顯示結構之多個結合實施例。在圖5a中，一感測器單元係外加在一顯示結構之上方；在圖5b中，一感測器單元係形成在一顯示結構之內部上方；在圖5c中，一感測器單元係形成在一顯示結構之內部下方；在圖5d中，一感測器單元係形成在一顯示結構之內部上方且另一感測器單元係形成在該顯示結構之內部下方；在圖5e中，感測器單元係和顯示結構共用電極，亦即，感測器單元係由一顯示結構原本所具備之複數個顯示用電極或複數條信號導線構成。
請參照圖6a-圖6d，其繪示依本發明之設計所能提供之多種觸控掃描模式。在圖6a中，其繪示一循序掃描模式；在圖6b中，其繪示一非循序掃描模式；在圖6c中，其繪示一定址掃描模式；以及在圖6d中，其繪示一平行掃描模式。
請參照圖7，其為依本發明之技術方案所提供之可規劃觸控功能之一示意圖。如圖7所示，感測器單元100被劃分成一併接區A、一併接區B、以及感測器C-H，併接區A和併接區B被致能，且感測器C-H被禁能。事實上，依本發明之設計，吾人只要變更控制表單之內容即可輕鬆定義感測器單元100之各個感測區之面積及其作用狀態，因此，本發明乃可以其新穎的分層架構輕鬆支援各種演算法，從而滿足各種觸控需求一例如與圖形使用者介面對應之觸控需求、或依先前一筆或數筆觸控資訊所呈現的觸控操作趨勢動態決定感應策略之觸控需求。
依上述之技術方案，本發明乃可提供以下功效：
1、本發明之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統可依一控制表單決定一感測器單元內所含之複數個感測器之一併接組態。
2、本發明之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統可依所述控制表單決定一觸控掃描單元之一掃描位址範圍及掃瞄模式，其中該掃描位址範圍係與該感測器單元之所述併接組態相對應。
3、本發明之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統可依所述控制表單決定一觸控偵測單元之工作模式以產生一觸控資訊。
4、本發明之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統可利用一觸控處理單元依所述控制表單之內容分別送出對應的控制訊號至所述感測器單元、觸控掃描單元及觸控偵測單元以執行一適應性觸控偵測程序以滿足各種觸控需求。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
100‧‧‧感測器單元
110‧‧‧連接單元
120‧‧‧觸控掃描單元
130‧‧‧觸控偵測單元
140‧‧‧運算處理單元
111‧‧‧開關
121‧‧‧交換電路
141‧‧‧控制表單
142‧‧‧控制演算模組

Claims (16)

  1. 一種以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其具有：一感測器單元，其具有複數個感測器；一連接單元，具有複數個開關和至少一共同接點，各所述開關均具有一控制端、一第一連接端、和一第二連接端，其中，各所述控制端均與一連接控制訊號耦接，各所述第一連接端均與一所述感測器耦接，且各所述共同接點均與複數個所述第二連接端耦接；一觸控掃描單元，具有至少一掃描控制端、至少一第一訊號連接端、複數個第二訊號連接端、及至少一第三訊號連接端，所述至少一掃描控制端係與至少一掃描規劃訊號耦接，各所述第一訊號連接端均與一觸控訊號耦接，所述複數個第二訊號連接端係耦接至該連接單元之所述第一連接端，且所述第三訊號連接端係耦接至該連接單元之所述共同接點，其中，各所述第一訊號連接端係依所述掃描規劃訊號之狀態耦接至一所述第二訊號連接端或一所述第三訊號連接端；一觸控偵測單元，具有至少一工作模式控制端、至少一觸控偵測端、及至少一觸控資訊輸出端，所述至少一工作模式控制端係與至少一工作模式規劃訊號耦接，各所述觸控偵測端係用以輸出所述觸控訊號及獲得所述觸控訊號之一參數，且所述至少一觸控資訊輸出端係用以輸出觸控資訊，其中該觸控資訊係依該參數而產生；以及一運算處理單元，用以依一控制表單之內容送出所述至少一連接控制訊號、所述掃描規劃訊號、及所述工作模式規劃訊號，以及接收所述觸控資訊； 其中該觸控偵測單元係所述工作模式規劃訊號之內容執行一觸控偵測程序，該觸控偵測程序係由一自電容偵測程序、一互電容偵測程序、一光遮斷偵測程序、一壓力變化偵測程序、一阻抗變化偵測程序、一頻率變化偵測程序、和一複合信號偵測程序所組成的群組所選擇的一種程序。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中該感測器單元之所述複數個感測器係以二維陣列之方式排列。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中該連接單元之所述複數個開關係由複數個電晶體實現。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述參數係由電壓、電流、頻率、和相位所組成的群組所選擇的一種物理量，且所述觸控資訊係由所述參數之數值經一類比轉數位運算而得。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述參數係由電壓、電流、頻率、和相位所組成的群組所選擇的一種物理量，且所述觸控資訊係由所述參數之數值經一類比轉數位運算及一觸碰判斷程序而得。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述控制表單包含至少一區塊劃分位元組及至少一致能/禁能位元組。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述控制表單之內容係依一控制演算法決定。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述控制演算法係依一圖形使用者介面決定所述控制表單之內容。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述控制演算法係依至少一筆所述觸控資訊決定所述控制表單之內容。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中該觸控掃描單元係依所述掃描規劃訊號之內容決定一掃描模式，該掃描模式係由一循序掃描模式、一平行掃描模式、和一定址掃描模式所組成的群組所選擇的一種模式。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述控制表單進一步包含至少一感測靈敏度設定位元組以經由所述工作模式規劃訊號調變該觸控偵測單元之一感測靈敏度。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述控制表單進一步包含至少一感測權重設定位元組。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中所述控制表單進一步包含至少一重複感測次數設定位元組。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中該感測器單元係位於一顯示器中。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中該感測器單元係由該顯示器之複數個顯示用電極或複數條信號導線構成。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之以運算處理單元規劃觸控組態之觸控系統，其中該感測器單元係與一顯示器結合成一觸控螢幕。
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