TWI811909B - 觸控處理裝置與方法及觸控系統 - Google Patents

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Abstract

一種觸控處理方法，包含：產生N個正交的虛擬亂數碼的修正碼，每個虛擬亂數碼具有M個符號，M與N分別為大於一的正整數；透過多條第一電極當中的N條，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且透過多條第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個壹維度感測資訊的每個元素的和；判斷每一個該和是否在一範圍內；以及當至少一個該和在該範圍外時，紀錄該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼。

Description

觸控處理裝置與方法及觸控系統
本申請係關於觸控面板，特別係關於利用觸控面板偵測近接事件。
觸控螢幕或面板是現代電子系統的常用輸出入介面之一。當觸控螢幕的尺寸越來越大時，觸控螢幕上的觸控電極數量隨之變多，掃描觸控螢幕上有無外部導電物體的速度就會變慢。如何加速觸控螢幕的掃描速度，以便維持甚至加快掃描結果的報告頻率，是本申請所要解決的問題。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控處理方法，適用於一觸控面板，該觸控面板包含平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極，每一條第一電極與該多條第二電極相交但不耦合，用於形成多個感應區，該觸控處理方法包含：產生N個正交的虛擬亂數碼，每個虛擬亂數碼具有M個符號，M與N分別為大於一的正整數；根據N個該虛擬亂數碼，分別產生N個虛擬亂數碼的修正碼；透過多條該第一電極當中的N條，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個壹維度感測資訊的每個元素的和；判斷每一個該和是否在一範圍內；以及當至少一個該和在該範圍外時，紀錄該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼。
優選地，為了以區塊的方式進行偵測，其中該N條第一電極是彼此相鄰的，該觸控面板的一第一區塊包含該N條第二電極。
優選地，為了避免將相鄰區塊之間的單一近接事件誤判為兩個近接事件，該觸控處理方法更包含：透過該觸控面板的一第二區塊當中的相鄰的N條該第一電極，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個第二壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個第二壹維度感測資訊的每個元素的第二和；判斷每一個該第二和是否在該範圍內；當至少一個該第二和在該範圍外時，紀錄該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼；以及根據該M個壹維度感測資訊陣列與該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該2N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該2N條第一電極附近的近接事件，其中該第二區塊相鄰於該第一區塊。
優選地，為了找出觸控事件的位置，該觸控處理方法更包含：根據所記錄的該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該N條第一電極附近的近接事件。
優選地，為了滿足平衡性的需求，其中該虛擬亂數碼的修正碼為下列其中之一：加上一前綴部分的相對應的該虛擬亂數碼，其中該前綴部分為該虛擬亂數碼最後的P個符號，P為正整數；加上一後綴部分的相對應的該虛擬亂數碼，其中該後綴部分為該虛擬亂數碼最前的Q個符號，Q為正整數；以及加上該前綴部分與該後綴部分的相對應的該虛擬亂數碼。
優選地，為了滿足平衡性的需求，其中當M為奇數時，該範圍包含N個邏輯符號1的和。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控處理裝置，適用於一觸控面板，該觸控面板包含平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極，每一條第一電極與該多條第二電極相交但不耦合，用於形成多個感應區，該觸控處理裝置包含：一連接網路，用於分別連接該多條第一電極與該多條第二電極；連接至該連接網路的一驅動電路；連接至該連接網路的一感測電路；以及一處理器，其中該處理器執行非揮發性記憶體內的指令，用於：產生N個正交的虛擬亂數碼，每個虛擬亂數碼具有M個符號，M與N分別為大於一的正整數；根據N個該虛擬亂數碼，分別產生N個虛擬亂數碼的修正碼；令該驅動電路與該連接網路透過多條該第一電極當中的N條，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且令該感測電路與該連接網路透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個壹維度感測資訊的每個元素的和；判斷每一個該和是否在一範圍內；以及當至少一個該和在該範圍外時，紀錄該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼。
優選地，為了以區塊的方式進行偵測，其中該N條第一電極是彼此相鄰的，該觸控面板的一第一區塊包含該N條第二電極。
優選地，為了避免將相鄰區塊之間的單一近接事件誤判為兩個近接事件，該處理器更用於：令該驅動電路與該連接網路透過該觸控面板的一第二區塊當中的相鄰的N條該第一電極，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且令該感測電路與該連接網路透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個第二壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個第二壹維度感測資訊的每個元素的第二和；判斷每一個該第二和是否在該範圍內；當至少一個該第二和在該範圍外時，紀錄該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼；以及根據該M個壹維度感測資訊陣列與該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該2N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該2N條第一電極附近的近接事件，其中該第二區塊相鄰於該第一區塊。
優選地，為了找出觸控事件的位置，該處理器更用於：根據所記錄的該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該N條第一電極附近的近接事件。
優選地，為了報點給主機，其中該觸控處理裝置更包含一介面模組以連接到一主機，該處理器更用於令該介面模組將所偵測的近接事件報告給該主機。
優選地，為了滿足平衡性的需求，其中該虛擬亂數碼的修正碼為下列其中之一：加上一前綴部分的相對應的該虛擬亂數碼，其中該前綴部分為該虛擬亂數碼最後的P個符號，P為正整數；加上一後綴部分的相對應的該虛擬亂數碼，其中該後綴部分為該虛擬亂數碼最前的Q個符號，Q為正整數；以及加上該前綴部分與該後綴部分的相對應的該虛擬亂數碼。
優選地，為了滿足平衡性的需求，其中當M為奇數時，該範圍包含N個邏輯符號1的和。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控系統，包含上述的觸控處理裝置與觸控面板。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控系統，包含上述的觸控處理裝置、觸控面板與主機。
本申請所提供的觸控處理裝置及觸控系統與其觸控處理方法，利用虛擬亂數碼的平衡性，能夠用較少的計算資源或較短的計算時間，判斷出觸控面板上的某一區塊沒有發生近接事件。除了虛擬亂數碼本身的抗干擾特性之外，能夠加速近接事件的偵測，減少計算資源的浪費。
請參考圖1所示，其為根據本發明一實施例的觸控系統100的一方塊示意圖。該觸控系統100可以是常見的桌上型、膝上型、平板型個人電腦、工業用控制電腦、智慧型手機或其它形式具有觸控功能的計算機系統。
該觸控系統100可以包含一觸控處理裝置110、連接至該觸控處理裝置的一觸控面板或螢幕120、以及連接至該觸控處理裝置的一主機140。該觸控系統100可以更包含一或多個觸控筆130與/或觸控板擦135。以下在本申請當中，該觸控面板或螢幕120可以通稱為觸控螢幕120，但若是在缺乏顯示功能的實施例當中，本領域的普通技術人員能夠知道本申請所指的該觸控螢幕為觸控面板。
該觸控螢幕120包含平行於第一軸的多條第一電極121以及平行於第二軸的多條第二電極122。第一電極121可以與多條第二電極122交錯，以便形成多個感測點或感測區域。同樣地，第二電極122可以與多條第一電極121交錯，以便形成多個感測點或感測區域。在某些實施例當中，本申請可以將第一電極121稱之為第一觸控電極121，也可以將第二電極122稱之為第二觸控電極122。本申請也統稱第一電極121與第二電極122為觸控電極。在某些觸控螢幕120的實施例當中，該第一電極121與該第二電極122以透明材料所構成。該第一電極121與該第二電極122可以在同一電極層，每一條第一電極121或第二電極122的多個導電片之間係使用跨橋的方式連接。該第一電極121與該第二電極122也可以在不同的上下相疊的電極層。除非特別說明以外，本申請通常可以適用於單一層或多個電極層的實施例當中。該第一軸與該第二軸通常是互相垂直，但本申請並不限定該第一軸必定垂直於該第二軸。在一實施例中，該第一軸可以是水平軸，或是觸控螢幕120的更新軸線。
該觸控處理裝置110可以包含以下的硬體電路模組：一連接網路(Interconnection Network)模組111、一驅動電路模組112、一感測電路模組113、一處理器模組114與一介面模組115。該觸控處理裝置110可以實作在單一顆積體電路之內，該積體電路內可以包含一或多個芯片。也可以使用多顆積體電路與承載該多顆積體電路的互聯電路板來實現該觸控處理裝置110。該觸控處理裝置110還可以與上述的主機140實作在同一顆積體電路當中，也可以與上述的主機140實作在同一芯片當中。換言之，本申請並不限定該觸控處理裝置110的實施方式。
該連接網路模組111用於分別連接上述觸控螢幕120的多條第一電極121與/或多條第二電極122。該連接網路模組111可以接受該處理器模組114的控制命令，用於連接該驅動電路模組112與任一或多條觸控電極，也用於連接該感測電路模組113與任一或多條觸控電極。該連接網路模組111可以包含一或多個多工器(MUX)的組合來實施上述的功能。
該驅動電路模組112可以包含時脈產生器、分頻器、倍頻器、鎖相迴路、功率放大器、直流-直流電壓轉換器、整流器與/或濾波器等元器件，用於依據該處理器模組114的控制命令，透過上述的連接網路模組111提供驅動信號給任一或多條觸控電極。可以針對上述的驅動信號進行各式類比訊號或數位信號調變，以便傳送某些訊息。上述的調變方式包含但不限於調頻(FM)、調相(Phase Modulation)、調幅(AM)、雙邊帶調變(DSB)、單邊帶調變(SSB-AM)、殘邊帶調變(Vestigial Sideband Modulation)、振幅偏移調變(ASK)、相位偏移調變(PSK)、正交振幅調變(QAM)、頻率偏移調變(FSK)、連續相位調變(CPM)、分碼多重進接(CDMA)、分時多重進接(TDMA)、正交分頻多工(OFDM)、脈衝寬度調變(PWM)等技術。該驅動信號可以包含一或多個方波、弦波或任何調變後的波型。該驅動電路模組112可以包含一或多條頻道，每條頻道可以透過該連接網路模組111連接到任一或多條觸控電極。
該感測電路模組113可以包含積分器、取樣器、時脈產生器、分頻器、倍頻器、鎖相迴路、功率放大器、乘法器、直流-直流電壓轉換器、整流器與/或濾波器等元器件，用於依據該處理器模組114的控制命令，透過上述的連接網路模組111對任一或多條觸控電極進行感測。當該觸控信號透過上述的一條觸控電極發出時，另一條觸控電極可以感應到該觸控信號。而該感測電路模組113可以配合上述的驅動電路模組112所執行的調變方式，針對該另一條觸控電極所感應到該驅動信號進行相應的解調變，以便還原該驅動信號所承載的訊息。該感測電路模組113可以包含一或多條頻道，每條頻道可以透過該連接網路模組111連接到任一或多條觸控電極。在同一時間，每條頻道都可以同時進行感測與解調變。
在一實施例當中，上述的驅動電路模組112與感測電路模組113可以包含類比前端(AFE, analog front-end)電路。在另一實施例當中，除了類比前端電路以外，上述的驅動電路模組112與感測電路模組113可以包含數位後端(DBE, digital back-end)電路。當上述的驅動電路模組112與感測電路模組113只包含類比前端電路時，數位後端電路可以實施於該處理器模組114之內。
該處理器模組114可以包含數位信號處理器，用於分別連接上述的驅動電路模組112與感測電路模組113的類比前端電路，也可以分別連接上述的驅動電路模組112與感測電路模組113的數位後端電路。該處理器模組114可以包含嵌入式處理器、非揮發性記憶體與揮發性記憶體。該非揮發性記憶體可以儲存普通的作業系統或即時(real-time)作業系統，以及在該作業系統下執行的應用程式。前述的作業系統與應用程式包含多個指令與資料，經由該處理器(包含嵌入式處理器與/或數位信號處理器)執行這些指令之後，可以用於控制該觸控處理裝置110的其他模組，包含該連接網路模組111、該驅動電路模組112、該感測電路模組113與該介面模組115。舉例來說，該處理器模組114可以包含業界常用的8051系列處理器、英代爾(Intel)的i960系列處理器、安謀(ARM)的Cortex-M系列處理器等。本申請並不限定該處理器模組114所包含的處理器種類與個數。
上述的多個指令與資料可以用於實施本申請所提到的各個步驟，以及由這些步驟所組成的流程與方法。某些指令可以獨立在該處理器模組114內部運作，例如算術邏輯運算(arithmetic and logic operation)。其他指令可以用於控制該觸控處理裝置110的其他模組，這些指令可以包含該處理器模組114的輸出入介面對其他模組進行控制。其他模組也可以透過該處理器模組114的輸出入介面提供訊息給該處理器模組114所執行的作業系統與/或應用程式。本領域的普通技術人員應當具備有計算機結構與架構(computer organization and architecture)的通常知識，可以理解到本申請所提到的流程與方法能夠藉由上述的模組與指令加以實施。
上述的介面模組115可以包含各式串列或並列式的匯流排，例如通用序列匯流排(USB)、積體電路匯流排(I 2C)、外設互聯標準(PCI)、快捷外設互聯標準(PCI-Express)、IEEE 1394等工業標準的輸出入介面。該觸控處理裝置110透過介面模組115連接到該主機140。
該觸控系統100可以包含一或多隻觸控筆130與/或觸控板擦135。上述的觸控筆130或觸控板擦135可以是會發出電信號的發信器，其可以包含主動發出電信號的主動式發信器，也可以是被動發出電信號的被動式發信器，或者稱為反應於外界電信號才發出電信號的反應式發信器。上述的觸控筆130或觸控板擦135可以包含一或多個電極，用於同步或非同步地接收來自於觸控螢幕120的電信號，或是以同步或非同步的方式向觸控螢幕120發出電信號。這些電信號可以採用如上所述的一或多種調變方式。
上述的觸控筆130或觸控板擦135可以是導體，用於透過使用者的手或身體來傳導驅動信號或接地。上述的觸控筆130或觸控板擦135可以有線或無線的方式連接於該主機140的輸出入介面模組141，或是該輸出入介面模組141底下的其他模組。
該觸控處理裝置110可以藉由該觸控螢幕120來偵測一或多個外部導電物體，例如人體的手指、手掌或是被動的觸控筆130或觸控板擦135，也可以偵測會發出電信號的觸控筆130或觸控板擦135。該觸控處理裝置110可以使用互電容(mutual-capacitance)或自電容(self-capacitance)的方式來進行偵測外部導電物體。上述的觸控筆130或觸控板擦135以及觸控處理裝置110可以使用上述的信號調變與相應的信號解調變的方式，利用電信號來傳遞訊息。該觸控處理裝置110可以利用電信號來偵測該觸控筆130或觸控板擦135靠近或接觸該觸控螢幕120的一或多個近接位置、該觸控筆130或觸控板擦135上的感測器狀態(例如壓力感測器或按鈕)、該觸控筆130或觸控板擦135的指向、或該觸控筆130或觸控板擦135相應於該觸控螢幕120平面的傾斜角等訊息。
該主機140為控制該觸控系統100的主要設備，可以包含連接至該介面模組115的一輸出入介面模組141、一中央處理器模組142、一圖形處理器模組143、連接於該中央處理器模組142的一記憶體模組144、連接於該輸出入介面模組141的一網路介面模組145與一存儲器模組146。
該存儲器模組146包含非揮發性記憶體，常見的範例為硬碟、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)、或快閃記憶體等。該存儲器模組146可以儲存普通的作業系統，以及在該作業系統下執行的應用程式。該網路介面模組145可以包含有線連接與/或無線連接的硬體網路連接介面。該網路介面模組145可以遵循常見的工業標準，例如IEEE 802.11無線區域網路標準、IEEE 802.3有線區域網路標準、3G、4G、與/或5G等無線通訊網路標準、藍芽無線通訊網路標準等。
該中央處理器模組142可以直接或間接地連接到上述的輸出入介面模組141、圖形處理器模組143、記憶體模組144、網路介面模組145與一存儲器模組146。該中央處理器模組142可以包含一個或多個處理器或處理器核心。常見的處理器可以包含英代爾、超微、威盛電子的x86與x64指令集的處理器，或是蘋果、高通、聯發科的安謀ARM指令集的處理器，也可以包含其他形式的複雜電腦指令集(CISC)或精簡電腦指令集(RISC)的處理器。前述的作業系統與應用程式包含相應於上述指令集的多個指令與資料，經由該中央處理器模組142執行這些指令之後，可以用於控制該觸控系統100的其他模組。
可選的圖形處理器模組143通常是用於處理與圖形輸出相關的計算部分。該圖形處理器模組143可以連接到上述的觸控螢幕120，用於控制觸控螢幕120的輸出。在某些應用當中，該主機140可以不需要圖形處理器模組143的專門處理，可以直接令該中央處理器模組142執行圖形輸出相關的計算部分。
該主機140還可以包含其他圖1未示出的組件或元器件，例如音效輸出入介面、鍵盤輸入介面、滑鼠輸入介面、軌跡球輸入介面與/或其他硬體模組。本領域的普通技術人員應當具備有計算機結構與架構的通常知識，可以理解到本申請所提到的觸控系統100僅為示意般的說明，其餘與本申請所提供的發明技術特徵相關的部分，需要參照說明書與申請專利範圍。
請參考圖2所示，其為根據本申請一實施例的觸控螢幕的一示意圖。該觸控螢幕120包含多條平行於第一軸的第一電極121以及多條平行於第二軸的第二電極122。
在一種互電容偵測方式中，該驅動電路模組112會分時提供驅動信號給多條第一電極121當中的其中一條。在提供驅動信號的時候，令該感測電路模組113同時對所有第二電極122進行感測，以便取得壹維度感測資訊。每一組壹維度感測資訊包含對每一條第二電極122的感測結果。而這些壹維度感測資訊可以依照其所對應的發出驅動信號的第一電極121的順序，組成貳維度感測資訊或感測影像。利用該貳維度感測資訊或感測影像，該處理器模組114就可以偵測出是否有外部導電物體近接該觸控螢幕120。
因此，當有X條第一電極121時，就需要有X組壹維度感測資訊，才能組成完整的感測影像。換言之，要對整個觸控螢幕120進行一次偵測，需要進行X次的驅動與感測動作。當觸控螢幕120變大時，為了維持偵測的精度，X值就會變大，對全觸控螢幕作一次偵測的時間就會越來越久。
而且在上述的偵測時，被不同的第二電極122感應同一條第一電極121所發出的驅動信號，生成驅動信號的感應時間會有所變化。如圖2所示，當驅動信號是從第一電極121的左側開始傳播時，最左側的第二電極122最先感應到驅動信號，最右側的第二電極122感測到驅動信號的時間最晚。感應的驅動信號會從所有的第二電極122的下側電路分別傳遞到感測電路模組113。如果感測電路模組113同時對所有第二電極122進行感測時，會在所得到的壹維度感測資訊中反應出感應驅動信號傳播的快慢。
除此之外，在製造觸控螢幕120的第一電極121與第二電極122時，也可能會有誤差與瑕疵。當電極的粗細寬窄有所變化時，感應驅動信號的傳播可能就是非線性的。換言之，驅動信號在路徑較短的瑕疵電極，未必會比路徑較長的正常電極較快到達感測電路模組113。
請參考圖3所示，其為根據本申請一實施例的驅動信號傳播示意圖。在圖3所示的實施例當中，觸控處理裝置110在同一時間當中，可以對N條第一電極121發出調變過的驅動信號。舉例來說，可以對相鄰的四條第一電極121A~121D分別發出不同的驅動信號。這些驅動信號可以是不同的虛擬亂數碼(Pseudo Random Number Code)或虛擬噪訊碼(Pseudo Noise Code)。
處理器模組114可以利用軟體或硬體來產生這些虛擬亂數碼。舉例來說，可以使用線性回饋位移暫存器電路(LFSR, Linear Feedback Shift Register)來產生多個虛擬亂數碼。每一個虛擬亂數碼可以包含M個符號。舉例來說，具有四個延遲暫存器的線性回饋位移暫存器電路可以產生最大長度有15個符號(Symbol)的虛擬亂數碼，M就是15。每一個邏輯符號可以包含兩種狀態，也就是邏輯符號1或邏輯符號0。邏輯符號1可以調變成信號-1，邏輯符號0可以調變為信號1。
虛擬亂數碼所具有的一個特徵是，邏輯符號1與邏輯符號0的數量近乎相同。舉例來說，第一虛擬亂數碼(PN1)可以包含以下的15個邏輯符號：1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0。當轉換成調變信號時是-1, -1, -1, -1, 1, 1, 1, -1, 1, 1, -1, -1, 1, -1, 1。把所有的調變信號加起來的和為-1，也就是邏輯符號1。舉第二個範例來說，第二虛擬亂數碼(PN2) 可以包含以下的15個邏輯符號：1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0。當轉換成調變信號時是-1, 1, 1, -1, -1, 1, -1, 1, -1, -1, -1, -1, 1, 1, 1。把所有的調變信號加起來的和為-1，也是邏輯符號1。
在圖3所示的實施例當中，當感測電路模組113感測某一條第二電極122的感應驅動信號時，會在15個符號對應的每一個時間點，得到N個虛擬亂數碼的和值。再把這15個時間點的和值加總為總和值，應該是邏輯符號1的N倍。如果沒有外部導電物件靠近或接觸到觸控螢幕120，則M個時間點之和值的總和值除以N，就可以解調變出邏輯符號1。換句話說，當解調變出邏輯符號1時，表示這N條第一電極121與該條第二電極122的交會處附近沒有外部導電物件的靠近或接觸事件發生。
本領域普通技術人員可以理解到不同的虛擬亂數碼，可能具有單數或偶數個符號。當虛擬亂數碼具有偶數個符號時，則邏輯符號1與0的數量應當是相同的。當虛擬亂數碼具有單數個符號時，則邏輯符號1與0的數量應當只差一。而在傳遞過程當中，如果有些許的干擾或錯誤產生時，兩者數量的差值應該落在一範圍當中。這種具有最大長度序列(maximum length sequence)的虛擬亂數碼的特性，稱為平衡性(balance property)。當有2 n個符號時，則有2 n-1個邏輯符號1與2 n-1個邏輯符號0。當有2 n+1個符號時，則有2 n-1+1個邏輯符號1與2 n-1個邏輯符號0，或是2 n-1+1個邏輯號0與2 n-1個邏輯符號1。
在圖2的實施例當中已經提到，經由各條第二電極122的驅動信號傳播路徑是不等長的。可以想見，在圖3的實施例當中，經由各條第一電極121發出的驅動信號傳播路徑也不是等長的。
請參考圖4A所示，其為根據本申請一實施例的一條感測電極所感應信號的時間圖。當有N條第一電極121同時發出不同的虛擬亂數碼調變的驅動信號時，由最靠近觸控螢幕120下方的第四虛擬亂數碼PN4會先傳到感測電路模組113，最靠近觸控螢幕120上方的第一虛擬亂數碼PN1會最後傳到感測電路模組113。由於相鄰第一電極121之間的距離都是相同的，所以相鄰第一電極121所發出的驅動信號之間的時間延遲也應該是相同的。
當感測電路模組113以第一電極121D所發出的驅動信號作為基準時機來感測M個符號長度時，其餘三條第一電極121A~121C所發出的驅動信號的後方符號抵達感測電路模組113時，感測電路模組113的感測時段已經結束。而在開始感測第四虛擬亂數碼時，第一至第三虛擬亂數碼PN1~PN3的前方符號都尚未抵達感測電路模組113。在四個驅動信號並未到齊的情況之下，如果按照前述的演算法，計算各符號感測值的總和值，判斷其是否對應至邏輯符號1的N倍時，將會產生不可預期的誤差。
請參考圖4B所示，其為根據本申請另一實施例的一條感測電極所感應信號的時間圖。和圖4A所示的實施例相比，圖4B的感測電路模組113是以第一電極121A所發出的驅動信號作為基準時機來感測M個符號長度。當還在量測第一虛擬亂數PN1的最後符號時，第二至第四虛擬亂數碼PN2~PN4都已經消失不見。在四個驅動信號並未到齊的情況之下，如果按照前述的演算法，計算各符號感測值的總和值，判斷其是否對應至邏輯符號1的N倍時，將會產生不可預期的誤差。
請參考圖5A所示，其為根據圖4A所示實施例之改進的一條感測電極所感應信號的時間圖。圖4A與5A所示的感測電路模組113是以相同的時機點與時段長度來感測M個符號。但在圖5A所示的實施例當中，自第一電極121A~121D所發出的第一至第四虛擬亂數碼PN1’~PN4’，各自包含了P+M個符號。處理器模組114在產生虛擬亂數碼時，將原來的M個符號的最後P個符號，增添到了原來M個符號之前，作為原M個符號的前綴(prefix)部分。因此，在感測電路模組113開始進行感測時，除了可以感測到原有第四虛擬亂數碼PN4的M個符號之外，還可以感測到第一至第三虛擬亂數碼PN1’~PN3’所增添的P個符號的一部份。由於前P個符號與後P個符號是相同的，所以按照前述的演算法，當沒有外部導電物件靠近或接觸相應的觸控螢幕位置時，各符號感測值的總和值應當會對應至邏輯符號1的N倍。
請參考圖5B所示，其為根據圖4B所示實施例之改進的一條感測電極所感應信號的時間圖。圖4B與5B所示的感測電路模組113是以相同的時機點與時段長度來感測M個符號。但在圖5B所示的實施例當中，自第一電極121A~121D所發出的第一至第四虛擬亂數碼PN1’’~PN4’’，各自包含了M+Q個符號。處理器模組114在產生虛擬亂數碼時，將原來的M個符號的最前Q個符號，增添到了原來M個符號之後，作為原M個符號的後綴(suffix)部分。因此，在感測電路模組113在感測時段末期，除了可以感測到原有第一虛擬亂數碼PN1的M個符號之外，還可以感測到第二至第四虛擬亂數碼PN2’’~PN4’’所增添的Q個符號的一部份。由於前Q個符號與後Q個符號是相同的，所以按照前述的演算法，當沒有外部導電物件靠近或接觸相應的觸控螢幕位置時，各符號感測值的總和值應當會對應至邏輯符號1的N倍。
請參考圖5C所示，其為根據本發明一實施例的一條感測電極所感應信號的時間圖。和圖5A與圖5B的實施例相比，圖5C所示實施例的驅動信號具有前綴部分與後綴部分，圖5C的感測電路模組113並沒有對齊最早或最晚的虛擬亂數碼。在M個符號的感測時段當中，包含了第一虛擬亂數碼PN1’’’與第二虛擬亂數碼PN2’’’的前綴部分，以及第三虛擬亂數碼PN3’’’與第四虛擬亂數碼PN4’’’的後綴部分。當沒有外部導電物件靠近或接觸相應的觸控螢幕位置時，各符號感測值的總和值應當會對應至邏輯符號1的N倍。
請參考圖6A所示，其為根據本發明一實施例的虛擬亂數碼的一示意圖。原本的虛擬亂數碼包含了符號1~M等M個符號，而在這M個符號之前，可以增添前綴部分。當P=2時，前綴部分包含兩個符號，第一個為符號M-1，第二個為符號M。
請參考圖6B所示，其為根據本發明另一實施例的虛擬亂數碼的一示意圖。原本的虛擬亂數碼包含了符號1~M等M個符號，而在這M個符號之後，可以增添後綴部分。當Q=2時，後綴部分包含兩個符號，第一個為符號1，第二個為符號2。
請參考圖6C所示，其為根據本發明一實施例的虛擬亂數碼的一示意圖。原本的虛擬亂數碼包含了符號1~M等M個符號，而這M個符號可以增添前綴部分與後綴部分。當P=2時，前綴部分包含兩個符號，第一個為符號M-1，第二個為符號M。當Q=2時，後綴部分包含兩個符號，第一個為符號1，第二個為符號2。
雖然在圖6C的實施例當中，P等於Q，然而，P可以不等於Q。換言之，前綴部分的長度未必要等於後綴部分的長度。除此之外，P和Q可以不需要是正整數。舉例來說，P和Q可以是1.5個或3.7個符號長度。可以利用相位位移鍵(PSK, Phase Shifting Key)來調變各個符號，會產生對應的信號波型。可以複製原有M個符號信號波型的最前部分與/或最後部分，分別作為後綴部分與前綴部分。被複製的前綴部分或後綴部分未必恰好是整數個符號的調變信號波型。
在本申請的各實施例當中，M, N都是大於一的正整數。P與Q可以是大於一的正整數或有理數。M大於P，M大於Q，P可以等於Q。
請參考圖7所示，其為根據本申請一實施例的觸控處理方法的一流程示意圖。該觸控處理方法700可以快速地利用多條第一電極同時發出驅動信號來偵測近接事件，適用於觸控處理裝置110來實施該觸控處理方法700，特別是處理器模組114執行軟體指令的方式來完成該觸控處理方法700。當圖7所示的任兩個步驟之間若沒有因果關係時，則本申請並不限定這兩個步驟的先後順序。
步驟710：產生N個虛擬亂數碼，每個虛擬亂數碼有M個符號。本步驟可以利用軟體產生，也可以利用前述的線性回饋位移暫存器電路來產生。接著，流程可以執行步驟720或725。本發明必須至少執行這兩個步驟當中的一個，在執行完步驟720與725當中的一個或兩個之後，流程來到步驟730。
步驟720：在每一個虛擬亂碼之前加入M個符號當中的最後P個符號，作為前綴部分。
步驟725：在每一個虛擬亂碼之後加入M個符號當中的最前Q個符號，作為後綴部分。
步驟730：可以令驅動電路模組112透過未發出驅動信號的N條第一電極個別發出其中一個該虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號。在執行步驟730的稍後或同時，一起執行步驟740。
步驟740：可以令感測電路模組113透過每一條第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個壹維度感測資訊陣列。每一個該壹維度感測資訊陣列的元素，相當於一個符號長度的感測值。假定有J條第二電極，每一個該壹維度感測資訊陣列的第j個元素，是第j條第二電極的感測值，其中1＜=j＜=J。該感測值可以是邏輯符號1或邏輯符號0。
步驟750：計算每一條第二電極所對應的M個壹維度感測資訊陣列的每個元素的和。舉例來說，第j條第二電極相對應的和是第1個到第M個壹維度感測資訊陣列的每一個第j個元素的和。
步驟760：可以根據先前提到的虛擬亂數碼的平衡性(balance property)，判斷步驟750所計算出的每一個該和是否落在一範圍內。在一實施例當中，當M為奇數時，該範圍包含了N個邏輯符號1的和值。當多個第二電極所對應的多個該和當中的一個落在該範圍內，或是等於N個邏輯符號1的和時，表示步驟730所發出的N條第一電極與該條第二電極的多個交會處附近並沒有外部導電物件的靠近或接觸。當所有每一個該和都落在該範圍內時，表示步驟730所發出的N條第一電極與每一條第二電極的多個交會處附近並沒有外部導電物件的靠近或接觸。因此，流程進到步驟780。若有一個該和落在該範圍之外時，表示有外部導電物件靠近或接觸到步驟730所發出的N條第一電極與該和值所對應之第二電極的N個交會處。於是，流程可以進到步驟770。
步驟770：根據不相等的該和所對應的M個壹維度感測資訊陣列與N個虛擬亂數碼，進行外部導電物件的偵測。當外部導電物件靠近或接觸該N條第一電極與該和值所對應之第二電極的N個交會處其中之一時，會對該條第一電極所發出的虛擬亂數碼做出極大的干擾。所以可以利用該N個不同的虛擬亂數碼，找出靠近或接觸點是在哪一個或哪些交會處附近。本領域普通技術人員可以理解到，能夠利用碼分多址技術(CDMA)來進行本步驟。
步驟780：判斷是否對全部的第一電極發出驅動信號。當已經對全部的第一電極發出驅動信號時，流程繼續到步驟790，否則回到步驟730。
步驟790：向主機端回報外部導電物件。
請參考圖8所示，其為根據本申請另一實施例的觸控處理方法的一流程示意圖。該觸控處理方法800是觸控處理方法700的另一變化。其差異點在於步驟770換成了870。由於近接事件可能發生在N條第一電極的第一條或第N條，如果依據前後兩次步驟740的偵測結果，可能會將一個近接事件誤判成兩個。所以步驟870是將步驟740所偵測到的M個壹維度感測資訊陣列先記下來。留待整個觸控螢幕都掃描過一遍之後，在步驟885當中，根據所有被記錄的M個壹維度感測資訊陣列與N個虛擬亂數碼進行外部導電物件的偵測。當近接事件可能發生在前一輪N條第一電極的第N條與後一輪N條第一電極的第一條之間，則步驟885可以根據連續2N條第一電極的偵測結果，來找出單一個近接事件。
本申請的優點之一在於，透過步驟750與760的計算與判斷，不需要讓每一次的掃描結果都針對N個虛擬亂數碼來進行解碼計算，就可以得知是否有近接物件在這一次的掃瞄範圍內。由於解碼計算需要耗費較多的計算資源，如果能夠盡量減少步驟770或885的執行次數，就能夠省時與省電。
本申請的另一個優點在於，觸控處理裝置110不需要針對特定的觸控螢幕或面板120來進行校正(calibration)。在現有技術當中，觸控處理裝置110必須在出廠時或使用者下令時，對觸控螢幕或面板120進行校正的程序，以便測定驅動信號自每一條第一電極121發出之後，需要耗時多久才會抵達感測電路模組113。當進行校正之後，觸控處理裝置110才能根據測定的數據決定感測電路模組113的偵測時機。然而，進行校正需要時間，而且記錄測定的數據也需要額外的儲存空間。本申請所提供的觸控處理裝置與方法，可以在沒有校正數據的情況下，直接使用觸控螢幕或面板120進行近接物件的快速偵測，節省了校正所需的時間與儲存校正數據的空間。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控處理方法，適用於一觸控面板，該觸控面板包含平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極，每一條第一電極與該多條第二電極相交但不耦合，用於形成多個感應區，該觸控處理方法包含：產生N個正交的虛擬亂數碼，每個虛擬亂數碼具有M個符號，M與N分別為大於一的正整數；根據N個該虛擬亂數碼，分別產生N個虛擬亂數碼的修正碼；透過多條該第一電極當中的N條，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個壹維度感測資訊的每個元素的和；判斷每一個該和是否在一範圍內；以及當至少一個該和在該範圍外時，紀錄該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼。
優選地，為了以區塊的方式進行偵測，其中該N條第一電極是彼此相鄰的，該觸控面板的一第一區塊包含該N條第二電極。
優選地，為了避免將相鄰區塊之間的單一近接事件誤判為兩個近接事件，該觸控處理方法更包含：透過該觸控面板的一第二區塊當中的相鄰的N條該第一電極，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個第二壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個第二壹維度感測資訊的每個元素的第二和；判斷每一個該第二和是否在該範圍內；當至少一個該第二和在該範圍外時，紀錄該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼；以及根據該M個壹維度感測資訊陣列與該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該2N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該2N條第一電極附近的近接事件，其中該第二區塊相鄰於該第一區塊。
優選地，為了找出觸控事件的位置，該觸控處理方法更包含：根據所記錄的該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該N條第一電極附近的近接事件。
優選地，為了滿足平衡性的需求，其中該虛擬亂數碼的修正碼為下列其中之一：加上一前綴部分的相對應的該虛擬亂數碼，其中該前綴部分為該虛擬亂數碼最後的P個符號，P為正整數；加上一後綴部分的相對應的該虛擬亂數碼，其中該後綴部分為該虛擬亂數碼最前的Q個符號，Q為正整數；以及加上該前綴部分與該後綴部分的相對應的該虛擬亂數碼。
優選地，為了滿足平衡性的需求，其中當M為奇數時，該範圍包含N個邏輯符號1的和。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控處理裝置，適用於一觸控面板，該觸控面板包含平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極，每一條第一電極與該多條第二電極相交但不耦合，用於形成多個感應區，該觸控處理裝置包含：一連接網路，用於分別連接該多條第一電極與該多條第二電極；連接至該連接網路的一驅動電路；連接至該連接網路的一感測電路；以及一處理器，其中該處理器執行非揮發性記憶體內的指令，用於：產生N個正交的虛擬亂數碼，每個虛擬亂數碼具有M個符號，M與N分別為大於一的正整數；根據N個該虛擬亂數碼，分別產生N個虛擬亂數碼的修正碼；令該驅動電路與該連接網路透過多條該第一電極當中的N條，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且令該感測電路與該連接網路透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個壹維度感測資訊的每個元素的和；判斷每一個該和是否在一範圍內；以及當至少一個該和在該範圍外時，紀錄該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼。
優選地，為了以區塊的方式進行偵測，其中該N條第一電極是彼此相鄰的，該觸控面板的一第一區塊包含該N條第二電極。
優選地，為了避免將相鄰區塊之間的單一近接事件誤判為兩個近接事件，該處理器更用於：令該驅動電路與該連接網路透過該觸控面板的一第二區塊當中的相鄰的N條該第一電極，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且令該感測電路與該連接網路透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個第二壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個第二壹維度感測資訊的每個元素的第二和；判斷每一個該第二和是否在該範圍內；當至少一個該第二和在該範圍外時，紀錄該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼；以及根據該M個壹維度感測資訊陣列與該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該2N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該2N條第一電極附近的近接事件，其中該第二區塊相鄰於該第一區塊。
優選地，為了找出觸控事件的位置，該處理器更用於：根據所記錄的該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該N條第一電極附近的近接事件。
優選地，為了報點給主機，其中該觸控處理裝置更包含一介面模組以連接到一主機，該處理器更用於令該介面模組將所偵測的近接事件報告給該主機。
優選地，為了滿足平衡性的需求，其中該虛擬亂數碼的修正碼為下列其中之一：加上一前綴部分的相對應的該虛擬亂數碼，其中該前綴部分為該虛擬亂數碼最後的P個符號，P為正整數；加上一後綴部分的相對應的該虛擬亂數碼，其中該後綴部分為該虛擬亂數碼最前的Q個符號，Q為正整數；以及加上該前綴部分與該後綴部分的相對應的該虛擬亂數碼。
優選地，為了滿足平衡性的需求，其中當M為奇數時，該範圍包含N個邏輯符號1的和。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控系統，包含上述的觸控處理裝置與觸控面板。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控系統，包含上述的觸控處理裝置、觸控面板與主機。
本申請所提供的觸控處理裝置及觸控系統與其觸控處理方法，利用虛擬亂數碼的平衡性，能夠用較少的計算資源或較短的計算時間，判斷出觸控面板上的某一區塊沒有發生近接事件。除了虛擬亂數碼本身的抗干擾特性之外，能夠加速近接事件的偵測，減少計算資源的浪費。
本申請說明書的實施方式並不用於限定申請專利範圍。本領域的普通技術人員可以對實施方式進行各種變更或改良。還可以在技術上不矛盾的前提之下，將某一實施例所說明的技術特徵應用到其他實施例之上。在實施例之間具有相同名稱但對應不同參照符號的元件或步驟，也可以具有相同的技術特徵。在申請專利範圍、說明書或附圖當中的各個元件的作動機制或流程的步驟之間，只要沒有因果關係，就可以按照任何的時序來實現。圖示的各部分可能沒有依照其相對的尺寸來繪製，為了凸顯某些部分，該部分的尺度可能與其他部分的尺度不同。且不相關的細節部分可能並未完全繪出，以求圖示的整潔。
100:觸控系統 110:觸控處理裝置 111:連接網路(Interconnection Network)模組 112:驅動電路模組 113:感測電路模組 114:處理器模組 115:介面模組 120:觸控面板或螢幕 121:第一電極 122:第二電極 130:觸控筆 135:觸控板擦 140:主機 141:輸出入介面模組 142:中央處理器模組 143:圖形處理器模組 144:記憶體模組 145:網路介面模組 146:存儲器模組 700:觸控處理方法 800:觸控處理方法
圖1為根據本申請一實施例的觸控系統的一方塊示意圖。 圖2為根據本申請一實施例的觸控螢幕的一示意圖。 圖3為根據本申請一實施例的驅動信號傳播示意圖。 圖4A為根據本申請一實施例的一條感測電極所感應信號的時間圖。 圖4B為根據本申請另一實施例的一條感測電極所感應信號的時間圖。 圖5A為根據圖4A所示實施例之改進的一條感測電極所感應信號的時間圖。 圖5B為根據圖4B所示實施例之改進的一條感測電極所感應信號的時間圖。 圖5C為根據圖4A與4B所示實施例之改進的一條感測電極所感應信號的時間圖。 圖6A為根據本發明一實施例的虛擬亂數碼的一示意圖。 圖6B為根據本發明另一實施例的虛擬亂數碼的一示意圖。 圖6C為根據本發明一實施例的虛擬亂數碼的一示意圖。 圖7為根據本申請一實施例的觸控處理方法的一流程示意圖。 圖8為根據本申請一實施例的觸控處理方法的一流程示意圖。
700:觸控處理方法

Claims (5)

  1. 一種觸控處理方法，適用於一觸控面板，該觸控面板包含平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極，每一條第一電極與該多條第二電極相交但不耦合，用於形成多個感應區，該觸控處理方法包含：產生N個正交的虛擬亂數碼，每個虛擬亂數碼具有M個符號，M與N分別為大於一的正整數；根據N個該虛擬亂數碼，分別產生N個虛擬亂數碼的修正碼；透過該觸控面板的一第一區塊當中的相鄰的多條該第一電極當中的N條，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個壹維度感測資訊的每個元素的和；判斷每一個該和是否在一範圍內；當至少一個該和在該範圍外時，紀錄該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼；透過該觸控面板的一第二區塊當中的相鄰的N條該第一電極，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個第二壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個第二壹維度感測資訊的每個元素的第二和；判斷每一個該第二和是否在該範圍內；當至少一個該第二和在該範圍外時，紀錄該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對 應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼；以及根據該M個壹維度感測資訊陣列與該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該2N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該2N條第一電極附近的近接事件，其中該第二區塊相鄰於該第一區塊。
  2. 一種觸控處理裝置，適用於一觸控面板，該觸控面板包含平行於第一軸的多條第一電極與平行於第二軸的多條第二電極，每一條第一電極與該多條第二電極相交但不耦合，用於形成多個感應區，該觸控處理裝置包含：一連接網路，用於分別連接該多條第一電極與該多條第二電極；連接至該連接網路的一驅動電路；連接至該連接網路的一感測電路；以及一處理器，其中該處理器執行非揮發性記憶體內的指令，用於：產生N個正交的虛擬亂數碼，每個虛擬亂數碼具有M個符號，M與N分別為大於一的正整數；根據N個該虛擬亂數碼，分別產生N個虛擬亂數碼的修正碼；令該驅動電路與該連接網路透過該觸控面板的一第二區塊當中的相鄰的多條該第一電極當中的N條，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且令該感測電路與該連接網路透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個壹維度感測資訊的每個元素的和；判斷每一個該和是否在一範圍內；當至少一個該和在該範圍外時，紀錄該M個壹維度感測資訊陣列和其對應的該N 條第一電極與該N個虛擬亂數碼；令該驅動電路與該連接網路透過該觸控面板的一第二區塊當中的相鄰的N條該第一電極，分別發出該N個虛擬亂數碼的修正碼調變的驅動信號，並且令該感測電路與該連接網路透過多條該第二電極感測M個符號長度的時間，以得到M個第二壹維度感測資訊陣列；分別計算對應每一條該第二電極所對應的該M個第二壹維度感測資訊的每個元素的第二和；判斷每一個該第二和是否在該範圍內；當至少一個該第二和在該範圍外時，紀錄該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該N條第一電極與該N個虛擬亂數碼；以及根據該M個壹維度感測資訊陣列與該M個第二壹維度感測資訊陣列和其對應的該2N條第一電極與該N個虛擬亂數碼，偵測相應於該2N條第一電極附近的近接事件，其中該第二區塊相鄰於該第一區塊。
  3. 如請求項4所述的觸控處理裝置，其中該觸控處理裝置更包含一介面模組以連接到一主機，該處理器更用於令該介面模組將所偵測的近接事件報告給該主機。
  4. 一種觸控系統，包含如請求項2至3當中任一項所述的觸控處理裝置與觸控面板。
  5. 一種觸控系統，包含如請求項3所述的觸控處理裝置、觸控面板與主機。
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