觸控感應器及其觸控點定位方法與流程

2023-06-09 05:55:47

本發明涉及一種觸控感應器及其觸控點定位方法，尤其涉及一種可同時發出多個可區別信號進行感應，並在感應信號中判斷該多個可區別信號各別成份，以快速定位觸控點的觸控感應器及其觸控點定位方法。

背景技術：

一般來說，公知觸控感應裝置的觸控點定位方法，都以時域掃描信號配合掃描時序截取面板感應信號，並以掃描的次序作為對應位置排列定位。

舉例來說，請參考圖1及圖2，圖1為公知一觸控感應裝置10的示意圖，圖2為圖1所示的掃描頻率信號w(1)～w(k)及一時序同步信號syn的示意圖。如圖1所示，觸控感應裝置10包括有一觸控感應面板100、一脈衝波信號產生器102、一模擬數字轉換器(analogtodigitalconverter，adc)104以及一微處理器106。簡單來說，觸控感應面板100包括有垂直透明導電極tc(1)～tc(k)及水平透明導電極tr(1)～tr(j)，其可形成觸控感應點t(1,1)～t(j,k)，其中，公知透明導電極多為氧化銦錫(indiumtinoxide，ito)結構，成分為90％的in2o3與10％的sno2的混合物，但也可以微細(肉眼不可視)的金屬導線實現。

接著，如圖1及圖2所示，在公知觸控感應裝置10進行時域掃描定位時，脈衝波信號產生器102可根據一頻率信號clk，依序產生掃描頻率信號w(1)～w(k)予垂直透明導電極tc(1)～tc(k)並產生時序同步信號syn予模擬數字轉換器104，使得模擬數字轉換器104可根據時序同步信號syn接收水平透明導電極tr(1)～tr(j)的感應信號s(1)～s(j)並進行模擬數字轉換，然後微處理器106決定觸控感應點t(1,1)～t(j,k)的相對應觸控感應點信號p(1,1)～p(j,k)。例如，當根據時序同步信號syn得知目前輸出掃描頻率信號w(m)予垂直透明導電極tc(m)時，則此時所得的感應信號s(1)～s(j)即代表觸控感應點t(1,m)～t(j,m)(即垂直透明導電極tc(m)上的觸控感應點)的相對應觸控感應點信號p(1,m)～p(j,m)。最後，在脈衝波信號產生器102依序產生掃描頻率信號w(1)～w(k)對垂直透明導電極tc(1)～tc(k)完成掃描後，微處理器106可根據觸控感應點信號p(1,1)～p(j,k)的信號強度，決定觸控點發生在觸控感應點t(1,1)～t(j,k)的位置。

然而，公知觸控感應裝置10進行時域掃描定位時，由於需以掃描頻率信號w(1)～w(k)逐一掃描垂直透明導電極tc(1)～tc(k)，且需配合時序同步信號syn截取感應信號s(1)～s(j)的數據，因此速度慢且容易受幹擾。有鑑於此，公知技術實有改進的必要。

技術實現要素：

因此，本發明的主要目的即在於提供一種可同時發出多個可區別信號進行感應，並在感應信號中判斷該多個可區別信號各別成份，以快速定位觸控點的觸控感應器及其觸控點定位方法。

本發明公開一種觸控感應器，包括有一觸控感應面板，包括有多個第一維透明導電極及多個第二維透明導電極，用來形成多個觸控感應點；一至多個信號產生器，用來產生至少兩個正交信號同時分別耦合至該多個第一維透明導電極中至少二者；一至多個模擬數字轉換器，耦合至該多個第二維透明導電極，用來接收該多個第二維透明導電極的多個感應信號；以及一至多個運算單元，用來轉換該多個感應信號，以判斷該多個感應信號中該至少兩個正交信號的成份組成並定位至少一觸控點在該多個觸控感應點上；其中，該至少兩個正交信號是至少兩弦波信號，且該至少兩弦波信號的頻率不是彼此的整數倍。

本發明還公開一種觸控感應器，其特徵在於，包括有一觸控感應面板，包括有多個第一維透明導電極及多個第二維透明導電極，用來形成多個觸控感應點；一至多個信號產生器，用來產生至少兩個正交信號同時分別耦合至該多個第一維透明導電極中至少二者；一至多個模擬數字轉換器，耦合至該多個第二維透明導電極，用來接收該多個第二維透明導電極的多個感應信號；以及一至多個運算單元，用來轉換該多個感應信號，以判斷該多個感應信號中該至少兩個正交信號的成份組成並定位至少一觸控點在該多個觸控感應點上；其中，該至少兩個正交信號包括具有相同頻率但相位差90度的周波信號。

本發明還公開一種觸控點定位方法，用於一觸控感應器中，包括有產生至少兩個正交信號同時分別耦合至多個第一維透明導電極中至少二者；接收多個第二維透明導電極的多個感應信號；轉換該多個感應信號，以判斷該多個感應信號中該至少兩個正交信號的成份組成；以及定位至少一觸控點在該多個第一維透明導電極及該多個第二維透明導電極所形成的該多個觸控感應點上；其中，該至少兩個正交信號是至少兩弦波信號，且該至少兩弦波信號的頻率不是彼此的整數倍。

本發明還公開一種觸控點定位方法，用於一觸控感應器中，其特徵在於，包括有產生至少兩個正交信號同時分別耦合至多個第一維透明導電極中至少二者；接收多個第二維透明導電極的多個感應信號；轉換該多個感應信號，以判斷該多個感應信號中該至少兩個正交信號的成份組成；以及定位至少一觸控點在該多個第一維透明導電極及該多個第二維透明導電極所形成的該多個觸控感應點上；其中，該至少兩個正交信號包括具有相同頻率但相位差90度的周波信號。

在此配合下列圖示、實施例的詳細說明及權利要求書，將上述及本發明的其它目的與優點詳述於後。

附圖說明

圖1為公知一觸控感應裝置的示意圖。

圖2為圖1所示的掃描頻率信號及一時序同步信號的示意圖。

圖3為本發明實施例一觸控感應裝置的示意圖。

圖4為圖3所示的可區別信號為不同頻率的周波信號的示意圖。

圖5為圖3所示的可區別信號為不同頻率的周波信號時，感應信號的示意圖。

圖6為圖3所示的一運算單元對一感應信號進行轉換的示意圖。

圖7為本發明實施例一觸控點定位流程的示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

10、30觸控感應裝置

100、300觸控感應面板

102脈衝波信號產生器

104、304模擬數字轉換器

106微處理器

302信號產生器

306運算單元

70流程

702～708步驟

tc(1)～tc(k)垂直透明導電極

tr(1)～tr(j)水平透明導電極

t(1,1)～t(j,k)觸控感應點

clk、clk＇頻率信號

w(1)～w(k)掃描頻率信號

syn時序同步信號

s(1)～s(j)、s(1)＇～s(j)＇感應信號

p(1,1)～p(j,k)、p(1,1)＇～p(j,k)＇觸控感應點信號

f(1)～f(k)可區別信號

具體實施方式

請參考圖3，圖3為本發明實施例一觸控感應裝置30的示意圖。如圖3所示，觸控感應裝置30包括有一觸控感應面板300、一信號產生器302、一模擬數字轉換器(analogtodigitalconverter，adc)304以及一運算單元306。簡單來說，觸控感應面板300與觸控感應面板100部分相似因此以相同符號標示，包括有垂直透明導電極tc(1)～tc(k)及水平透明導電極tr(1)～tr(j)，其可形成觸控感應點t(1,1)～t(j,k)。信號產生器302可根據頻率信號clk＇產生可區別信號f(1)～f(k)同時分別耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)，模擬數字轉換器304可耦合至水平透明導電極tr(1)～tr(j)，用來接收水平透明導電極tr(1)～tr(j)的感應信號s(1)＇～s(j)＇並進行模擬數字轉換，運算單元306可轉換感應信號s(1)＇～s(j)＇，以判斷感應信號s(1)＇～s(j)＇中可區別信號f(1)～f(k)的成份組成決定觸控感應點t(1,1)～t(j,k)的相對應觸控感應點信號p(1,1)＇～p(j,k)＇，再定位至少一觸控點在觸控感應點t(1,1)～t(j,k)上。

在此情形下，由於運算單元306可判斷感應信號s(1)＇～s(j)＇中可區別信號f(1)～f(k)的成份組成，因此可區別信號f(1)～f(k)可同時分別耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)再由運算單元306進行判斷，而不需如公知技術對垂直透明導電極tc(1)～tc(k)依序掃描。如此一來，本發明可同時耦合可區別信號f(1)～f(k)至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)而不需依序掃描，然後隨時接收並轉換感應信號s(1)＇～s(j)＇，再根據其中可區別信號f(1)～f(k)的成份組成判斷觸控點位置而不需配合同步，因此可加快觸控制偵測速度。

詳細來說，可區別信號f(1)～f(k)可為彼此正交的正交信號或具有其它可進行區別的特性的信號，再由運算單元306根據正交性或其它特性判斷感應信號s(1)＇～s(j)＇中可區別信號f(1)～f(k)的成份組成。舉例來說，可區別信號f(1)～f(k)可為彼此正交的周波信號，如具有不同頻率的周波信號(例如弦波信號sn、sm分別具有頻率fn、fm，其中fn＝r*fm，r不是整數)，或具有相同頻率但相位差90度的周波信號，再由運算單元306對感應信號s(1)＇～s(j)＇的頻譜及相位進行分析，以決定可區別信號f(1)～f(k)的成份組成。如此一來，運算單元306能分解正交信號為多個單頻率信號，且運算單元306能根據多個單頻信號，分析並辨識正交信號。

舉例來說，請參考圖4及圖5，圖4為圖3所示的可區別信號f(1)～f(k)為不同頻率的周波信號的示意圖，圖5為圖3所示的可區別信號f(1)～f(k)為不同頻率的周波信號時(此例為弦波)，感應信號s(1)＇～s(j)＇的示意圖。如圖4及圖5所示，由於垂直透明導電極tc(1)～tc(k)同時分別耦合可區別信號f(1)～f(k)，因此水平透明導電極tr(1)～tr(j)因觸控點迭加部分可區別信號f(1)～f(k)而產生的感應信號s(1)＇～s(j)＇，會因為觸控點位置而不同(如位在水平透明導電極tr(1)上的觸控點及水平透明導電極tr(j)上的觸控點所對應的垂直透明導電極不同，因此所迭加的感應信號s(1)＇、s(j)＇的波形也不同)。

在此情形下，請參考圖6，圖6為圖3所示的運算單元306對感應信號s(1)＇進行轉換的示意圖。如圖6所示，若信號產生器302所產生的可區別信號f(1)～f(k)分別為10hz、20hz、30hz…(100*k)hz的周波信號，當兩觸控點落在水平透明導電極tr(1)與垂直透明導電極tc(5)、tc(7)所相交的觸控感應點t(1,5)、t(1,7)時，運算單元306將由水平透明導電極tr(1)所截取的感應信號s(1)＇由時域轉換至頻域後，可得如圖6所示的頻譜信號，即在頻率為50hz及70hz處有信號(右側信號為進行轉換時所產生的對稱信號)，因此運算單元306可對應得知在水平透明導電極tr(1)與垂直透明導電極tc(5)、tc(7)所相交的觸控感應點t(1,5)、t(1,7)有觸控發生。

上述運算單元306將感應信號s(1)＇由時域轉換至頻域的運算可以為離散傅立葉轉換(discretefouriertransform，dft)或快速傅利葉轉換(fastfouriertransform，fft)，但由於僅特定頻率的反應量有意義(如與可區別信號f(1)～f(k)相關的10hz、20hz、30hz…(100*k)hz的頻率)，故可針對特定頻率作運算處理，以簡化運算的複雜度。快速傅利葉轉換為高效率的離散傅立葉轉換的運算方法，離散傅立葉轉換與快速傅利葉轉換為本領域普通技術人員所熟知，在此不再贅述。

值得注意的是，本發明的主要精神在於可同時耦合可區別信號至垂直透明導電極而不需依序掃描，然後隨時接收並轉換感應信號，再根據感應信號中可區別信號的成份組成判斷觸控點位置而不需配合同步，因此可加快觸控制偵測速度。本領域普通技術人員當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，在上述實施例中，可區別信號f(1)～f(k)同時全部耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)，但在其它實施例中，也可分批將可區別信號f(1)～f(k)中部分可區別信號同時耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)中部分垂直透明導電極，只要能同時耦合併分析其中可區別信號的成份組成即可達到加快觸控制偵測速度的效果，並不限於一次同時全部耦合；此外，上述信號產生器302、模擬數字轉換器304以及運算單元306都各以一個來說明其效果，但在其它實施例中，也可由多個信號產生器、多個模擬數字轉換器以及多個運算單元實施，再利用分別負責相對應透明導電極或合作負責全部透明導電極的方式達成其作用。

再者，上述實施例中可區別信號f(1)～f(k)以弦波的周波信號為例進行說明，但在其它實施例中，周波信號也可為三角波或方波等具有主頻率的周期性波形；而上述可區別信號f(1)～f(k)以周波信號實施時，以離散傅立葉轉換或快速傅利葉轉換分析頻率的成份組成以判斷觸控點，但在其它實施例中，可區別信號f(1)～f(k)也可以正交信號實施時，再根據正交信號的正交性判斷觸控點。例如，同頻率但相位差90度的信號，或不同頻率且頻率不是彼此的整數倍的信號可由其正交性被分解、被分析再被辨識。甚至，可區別信號f(1)～f(k)可為具有其它可區別特性的信號，再利用其可區別特性判斷觸控點即可。

除此之外，由於如雜散電容多寡等機構特性，因此特定頻率的信號在特定位置的透明導電極可能會造成感應信號特別衰減或放大，因此除了上述固定以可區別信號f(1)～f(k)的順序同時耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)外，在其它實施例中，也可動態分配可區別信號f(1)～f(k)耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)的順序，如第一時間點以可區別信號f(1)、f(2)、…f(k)的順序耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)，而第二時間點以可區別信號f(2)、f(3)、…f(k)、f(1)的順序耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)，如此可避免固定以特定頻率的信號耦合特定位置的透明導電極，而造成感應信號特別衰減或放大。

更進一步地，模擬數字轉換器304可以快閃式模擬數字轉換器(flash-adc)、連續近似模擬數字轉換器(successiveapproximationadc)或積分三角模擬數字轉換器(sigma-deltaadc)等模擬數字轉換器實施，而運算單元306可以中央處理器/隨機存取存儲器型(cpu/rambase)運算單元(如微處理器)或特定功能運算單元實施(如以硬體形式實施離散傅立葉轉換、快速傅利葉轉換、其它時域轉頻域或其它可判斷感應信號s(1)＇～s(j)＇中可區別信號f(1)～f(k)的成份組成的運算)。

因此，觸控感應裝置30的觸控點定位操作，可歸納為一觸控點定位流程70，如圖7所示，其包括以下步驟：

步驟700：開始。

步驟702：產生至少兩個可區別信號(如正交信號)同時分別耦合至垂直透明導電極tc(1)～tc(k)中至少二者。

步驟704：接收水平透明導電極tr(1)～tr(j)的感應信號s(1)＇～s(j)＇。

步驟706：轉換感應信號s(1)＇～s(j)＇，以判斷感應信號s(1)＇～s(j)＇中該至少兩個可區別信號(例如正交信號)的成份組成。

步驟708：定位至少一觸控點在垂直透明導電極tc(1)～tc(k)及水平透明導電極tr(1)～tr(j)所形成的觸控感應點t(1,1)～t(j,k)上。

步驟710：結束。

觸控點定位流程70的詳細操作可參考以上敘述，在此不再贅述。

在公知技術中，公知觸控感應裝置10進行時域掃描定位時，由於需以掃描頻率信號w(1)～w(k)逐一掃描垂直透明導電極tc(1)～tc(k)，且需配合時序同步信號syn截取感應信號s(1)～s(j)的數據，因此速度慢且容易受幹擾。相較之下，本發明的主要精神在於可同時耦合可區別信號至垂直透明導電極而不需依序掃描，然後隨時接收並轉換感應信號，再根據感應信號中可區別信號的成份組成判斷觸控點位置而不需配合同步，因此可加快觸控制偵測速度。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。