触控面板的坐标算法及位置感应系统

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触控面板的坐标算法及位置感应系统\n技术领域\n[0001] 本发明有关一种触控面板的坐标算法及位置感应系统，且特别是有关一种可以提高触控面板分辨率且适于硬件实现的触控面板的坐标算法及位置感应系统。\n背景技术\n[0002] 随着多点触控(multi-touch)技术的需求增加，投射电容式触控技术已成为触控面板技术的主流之一。由于人体是优良导体，故若人体靠近投射电容式触控面板时，投射电容式触控面板的透明电极(ITO)与人体间的静电结合所产生的电容会增加。通过检测投射电容式触控面板上的感应线的静电容量变化，就可得知被触碰点的位置。\n[0003] 然而，投射电容式触控面板为了感应足够的人体电容，需考虑到感应点(sensingpads)的面积大小，因此投射电容式触控面板上的感应线有限，连带使得投射电容式触控面板的分辨率受到限制。举例来说，考量到投射电容式触控面板的物理特性，其感应线上的菱形感应点的面积约为5×5mm以维持适当感应面积。\n[0004] 因此，一般3时投射电容式触控面板上约具有12条x方向感应线及8条y方向感应线。如此一来，在3时投射电容式触控面板含12×8矩阵感应线的情况下，投射电容式触控面板只能够回报12×8的坐标分辨率。如此低的分辨率实难应用于目前多数要求高分辨率的信息产品上。\n发明内容\n[0005] 本发明有关一种触控面板的坐标算法及位置感应系统，其通过简易的内差算法得到被触碰点的位置，使得触控面板分辨率提高且适于硬件实现。\n[0006] 根据本发明的第一方面，提出一种触控面板的坐标算法，包括下列步骤。对应一预设分辨率决定触控面板的多条x方向感应线的x坐标范围及多条y方向感应线的y坐标范围。当触控面板被触碰时，取得产生超过一临界值的感应电容值的p条x方向感应线及q条y方向感应线的感应电容值，其中p及q为正整数。以具有峰值感应电容值的x方向感应线的x中心坐标为一x基准坐标，并依据其它(p-1)条x方向感应线的感应电容值与峰值感应电容值的比例调整x基准坐标以得到一内差x坐标。以具有峰值感应电容值的y方向感应线的y中心坐标为一y基准坐标，并依据其它(q-1)条y方向感应线的感应电容值与峰值感应电容值的比例调整y基准坐标以得到一内差y坐标。\n[0007] 根据本发明的第二方面，提出一种触控面板的位置感应系统，包括一感应单元以及一判断单元。当触控面板被触碰时，感应单元取得产生超过一临界值的感应电容值的p条x方向感应线及q条y方向感应线的感应电容值，其中p及q为正整数。判断单元以具有峰值感应电容值的这些感应线的中心坐标为一x基准坐标及一y基准坐标，并依据其它感应线的感应电容值与峰值感应电容值的比例分别调整该x基准坐标及该y基准坐标以得到一内差x坐标及一内差y坐标。\n[0008] 根据本发明的第三方面，提出一种触控面板的位置感应系统，包括一感应单元以及一判断单元。当触控面板被触碰时，感应单元取得产生超过一临界值的感应电容值的p条感应线，其中p为正整数。判断单元以具有峰值感应电容值的这些感应线的中心坐标为一基准坐标，并依据其它条感应线的感应电容值与该峰值感应电容值的比例分别调整基准坐标以得到一内差坐标。\n附图说明\n[0009] 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下面将配合附图对本发明的较佳实施例作详细说明，其中：\n[0010] 图1绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的坐标算法的流程图。\n[0011] 图2绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的一例的示意图。\n[0012] 图3绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第一例的感应示意图。\n[0013] 图4绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第二例的感应示意图。\n[0014] 图5绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第三例的感应示意图。\n[0015] 图6绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第四例的感应示意图。\n[0016] 图7绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第五例的感应示意图。\n[0017] 图8A绘示依照本发明较佳实施例的感应线的轨迹示意图。\n[0018] 图8B绘示依照本发明较佳实施例的感应线的校正轨迹示意图。\n[0019] 图9A绘示依照本发明较佳实施例的边缘校正的第一例的示意图。\n[0020] 图9B绘示依照本发明较佳实施例的边缘校正的第二例的示意图。\n[0021] 图10绘示依照本发明较佳实施例的显示装置的示意图。\n具体实施方式\n[0022] 本发明提出一种触控面板的坐标算法及位置感应系统，通过将每一条感应线间等分出内差间距，并以峰值感应电容值对应的中心坐标为基准，再与邻近感应线内差出内差坐标值而得到被触碰点的位置，使得触控面板分辨率提高且适于硬件实现。\n[0023] 本发明提出一种触控面板的坐标算法，包括下列步骤。对应一预设分辨率决定触控面板的多条x方向感应线的x坐标范围及多条y方向感应线的y坐标范围。当触控面板被触碰时，取得产生超过一临界值的感应电容值的p条x方向感应线及q条y方向感应线的感应电容值，其中p及q为正整数。以具有峰值感应电容值的x方向感应线的x中心坐标为一x基准坐标，并依据其它(p-1)条x方向感应线的感应电容值与峰值感应电容值的比例调整x基准坐标以得到一内差x坐标。以具有峰值感应电容值的y方向感应线的y中心坐标为一y基准坐标，并依据其它(q-1)条y方向感应线的感应电容值与峰值感应电容值的比例调整y基准坐标以得到一内差y坐标。\n[0024] 请参照图1，其绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的坐标算法的流程图。此实施例所揭露的坐标算法应用于一触控面板，此触控面板例如为一投射电容式触控面板。\n[0025] 于步骤S100中，对应一预设分辨率决定触控面板的多条x方向感应线的x坐标范围及多条y方向感应线的y坐标范围。请参照图2，其绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的一例的示意图。接下来兹举触控面板系为3时面板，具有12条x方向感应线X1～X12及8条y方向感应线Y1～Y8，且预设分辨率为384×256为例做说明，然不限于此。于图2中，触控面板200上的每一条感应线都具有多个菱形感应点。由于预设分辨率为384×256，相邻两条x方向感应线间被差分出32阶(M阶)x坐标，相邻两条y方向感应线间被差分出\n32阶(N阶)y坐标。举例来说，x方向感应线X3的x坐标范围为288～320，其x中心坐标为304。y方向感应线Y5的y坐标范围为128～160，其y中心坐标为144。\n[0026] 于步骤S110中，当触控面板被触碰时，取得产生超过一临界值的感应电容值的p条x方向感应线及q条y方向感应线的感应电容值，其中p及q为正整数。请参照图3，其绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第一例的感应示意图。于图3中，当人体300靠近触控面板310时，触控面板310的透明电极与人体300间的静电结合所产生的电容Xc及Yc会增加。其中，唯有产生超过临界值Cth的感应电容值的感应线会被选取。\n[0027] 请参照图4，其绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第二例的感应示意图。于图4中，当人体400靠近触控面板410时，在x方向产生超过临界值Cth的感应电容值的x方向感应线有X2、X3及X4，三者的感应电容值分别为DX2、DX3及DX4。当人体400靠近触控面板410时，在y方向产生超过临界值Cth的感应电容值的y方向感应线有Y4、Y5及Y6，三者的感应电容值分别为DY4、DY5及DY6。\n[0028] 于步骤S120中，以具有峰值感应电容值的x方向感应线的x中心坐标为一x基准坐标，并依据其它(p-1)条x方向感应线的感应电容值与峰值感应电容值的比例调整x基准坐标以得到一内差x坐标。以触控面板400为例，由图4可知具有峰值感应电容值的x方向感应线为X3，故峰值感应电容值为DX3，x基准坐标为x方向感应线X3的x中心坐标304。\n接着，依据x方向感应线X2及X4的感应电容值DX2及DX4与峰值感应电容值DX3的比例，调整x基准坐标304以得到一内差x坐标xd，请参照公式(1)。\n[0029] xd＝304+(DX2/DX3)×(M/2)-(DX4/DX3)×(M/2) 公式(1)\n[0030] 同理，于步骤S125中，以具有峰值感应电容值的y方向感应线的y中心坐标为一y基准坐标，并依据其它(q-1)条y方向感应线的感应电容值与峰值感应电容值的比例调整y基准坐标以得到一内差y坐标。以触控面板400为例，由图4可知具有峰值感应电容值的y方向感应线为Y5，故峰值感应电容值为DY5，y基准坐标为y方向感应线Y5的y中心坐标144。接着，依据y方向感应线Y4及Y6的感应电容值DY4及DY6与峰值感应电容值DY5的比例，调整y基准坐标144以得到一内差y坐标yd，请参照公式(2)。\n[0031] yd＝144+(DY6/DY5)×(N/2)-(DY4/DY5)×(N/2) 公式(2)\n[0032] 如此一来，在触控面板400含12×8矩阵感应线的情况下，触控面板400能应用的分辨率可增加至预设分辨率384×256。亦即，本发明所揭露的触控面板的坐标算法能确实地提高触控面板的分辨率。此外，相较于传统采用权重重心或数点资料运算以增加分辨率的方法需要复杂的加减乘除四则运算及浮点数运算，本发明所提供的坐标算法仅采用简易的加法/乘除法及数值位左右移等运算即可得到内差x坐标xd及内差y坐标yd，在软件计算复杂度及硬件实现上较具优势，且大幅减少整体运算时间，提高系统的反应速度。\n[0033] 此外，请参照图5，其绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第三例的感应示意图。当人体500靠近触控面板510时，在x方向产生超过临界值Cth的感应电容值的x方向感应线有X2、X3及X4。若人体500接触x方向感应线有X2、X3及X4的面积大小相等，则三者的感应电容值DX2、DX3及DX4应相等。然而，x方向感应线X2、X3及X4的RC特性可能因为制程上的差异而有所不同，使得三者的感应电容值DX2、DX3及DX4有所差异。\n[0034] 如图5所示，感应电容值DX3略小于感应电容值DX2及DX4。由于x方向感应线X2及X4具有峰值感应电容值(DX2＝DX4)，x基准坐标为x方向感应线X3的x中心坐标304。\n同理，此情况亦适用于y方向感应线以决定y基准坐标。如此一来，本发明所揭露的触控面板的坐标算法即可补偿因为制程的差异造成感应点感应能力不一致而导致位置判断偏差的影响，提高触控面板良率。\n[0035] 另外，请参照图6，其绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第四例的感应示意图。当人体600靠近触控面板610的左侧边缘时，在x方向产生超过临界值Cth的感应电容值的x方向感应线仅有X1。在此种情况下，x基准坐标为x方向感应线X1的x中心坐标368，接着依据x方向感应线X1的感应电容值DX1与一最大感应电容值DM的比例，调整x基准坐标368以得到一内差x坐标xd，请参照公式(3)。其中，最大感应电容值DM系为人体\n600完整接触感应线的菱形感应点所得的感应电容值。同理，此情况亦适用于y方向感应线上。\n[0036] xd＝368-(DX1/DM)×(M/2) 公式(3)\n[0037] 于步骤S 130中，判断得到的内差x坐标或内差y坐标是否有效。请参照图7，其绘示依照本发明较佳实施例的触控面板的第五例的感应示意图。当人体600靠近触控面板\n610时，可能仅接触到单一x方向感应线或单一y方向感应线而得到单一内差坐标。若仅得到内差x坐标而未得到内差y坐标，或仅得到内差y坐标而未得到内差x坐标，则得到的内差x坐标或内差y坐标被视为无效，否则内差x坐标及内差y坐标被视为有效。\n[0038] 当触控面板的被触碰点连续移动时，本发明的触控面板的坐标算法会得到多个内差x坐标及多个内差y坐标，若这些内差x坐标及内差y坐标于步骤S130中被视为有效，则于步骤S140中，将连续得到的多个内差x坐标及多个内差y坐标进行轨迹(Gesture)识别，以得到对应的一轨迹信息(gesture information)。\n[0039] 此外，在连续操作模式的过程中，人体接近触控面板上的菱形感应点且接触的面积并非呈线性关系，因此在将x方向感应线及y方向感应线间差分出多阶坐标的情形下，感应线的轨迹会产生呈现锯齿状(edge)的问题。请参照图8A，其绘示依照本发明较佳实施例的感应线的轨迹示意图。于图8A中，轨迹810不平滑且呈现锯齿状。因此，当触控面板的被触碰点连续移动时，本发明的触控面板的坐标算法会得到多个内差x坐标及多个内差y坐标，若这些内差x坐标及内差y坐标于步骤S130中被视为有效，则于步骤S150中，将连续得到的多个内差x坐标及多个内差y坐标进行进行边缘校正(edge correction)，以得到多个校正x坐标及多个校正y坐标。请参照图8B，其绘示依照本发明较佳实施例的感应线的校正轨迹示意图。于图8B中，校正轨迹820呈平滑状。\n[0040] 步骤S150中的边缘校正可利用多种方式实施，以下兹举二实施方法为例做说明，并不限于此。请参照图9A及图9B，图9A绘示依照本发明较佳实施例的边缘校正的第一例的示意图，图9B绘示依照本发明较佳实施例的边缘校正的第二例的示意图。于图9A中，每一个内差x坐标及其先前的内差x坐标取平均而得到对应的校正x坐标，并将每一个内差y坐标及其先前的内差y坐标取平均而得到对应的校正y坐标。例如，内差x坐标xd5对应的校正x坐标xc5即为内差x坐标xd2～xd5的平均值，内差y坐标yd5对应的校正y坐标yc5即为内差y坐标yd2～yd5的平均值。\n[0041] 于图9B中，是将一固定时间内得到的多个内差x坐标取平均而得到对应的校正x坐标，并将固定时间内得到的多个内差y坐标取平均而得到对应的校正y坐标。例如，在第\n1个固定时间Δt内的多个内差x坐标xd1～xd3的平均值对应至校正x坐标xc1，多个内差y坐标yd1～yd3的平均值对应至校正y坐标yc1。如此一来，触控面板上感应点所转换的数字值再经边缘校正处理就可得到接近人体操作感觉的平滑轨迹。\n[0042] 本发明亦提供一种触控面板的位置感应系统，请参照图10，其绘示依照本发明较佳实施例的显示装置的示意图。显示装置1000包括一触控面板1100、一位置感应系统1200以及一外部主控制单元1300。触控面板1100包括多条x方向感应线X1～X12以及多条y方向感应线Y1～Y8。位置感应系统1200包括一多任务切换器(MUX switch)1210、一感应单元(sensing unit)1220、一判断单元(decisionunit)1230、一轨迹(gesture)识别单元1240、一边缘校正单元1250以及一通讯单元(communication unit)1260。多任务切换器1210耦接至多条x方向感应线X1～X12以及多条y方向感应线Y1～Y8以接收信号。\n[0043] 当触控面板1100被触碰时，感应单元1220取得产生超过一临界值的感应电容值的p条x方向感应线及q条y方向感应线的感应电容值。判断单元1230用以以具有峰值感应电容值的感应线的中心坐标为一x基准坐标及一y基准坐标，并依据其它感应线的感应电容值与峰值感应电容值的比例分别调整x基准坐标及y基准坐标以得到一内差x坐标xd及一内差y坐标yd。感应单元1220及判断单元1230的详细操作原理系同于图1～图6所述，故于此不再重复。\n[0044] 当触控面板1100的被触碰点连续移动时，判断单元1230会得到多个内差x坐标xd及多个内差y坐标yd。若判断单元1230将这些内差x坐标xd及内差y坐标yd视为有效，则轨迹识别电路1240将这些内差x坐标xd及内差y坐标yd进行轨迹识别，以得到对应的一轨迹信息。此外，边缘校正单元1250亦对这些内差x坐标xd及内差y坐标yd进行边缘校正以得到多个校正x坐标xc及多个校正y坐标yc。其中，边缘校正单元1250可采用如图9A及图9B的方式实施，然并不限制。\n[0045] 通讯单元1260为位置感应系统1200与外部主控制单元1300联系的管道，可将轨迹识别电路1240输出的轨迹信息及边缘校正单元1250输出的校正x坐标xc及校正y坐标yc传送至外部主控制单元1300，亦可接收来自外部主控制单元1300所送出的命令。\n[0046] 本发明上述实施例所揭露的触控面板的坐标算法及位置感应系统，具有多项优点，以下仅列举部分优点说明如下：\n[0047] 本发明所提供的触控面板的坐标算法及位置感应系统，通过将每一条感应线间等分出内差间距，并以峰值感应电容值对应的中心坐标为基准，再与邻近感应线内差出内差坐标值而得到被触碰点的位置，使得触控面板的分辨率提高。此外，本发明的坐标算法及位置感应系统仅采用简易的运算，故可在软件计算复杂度及硬件实现上较具优势，大幅减少整体运算时间，提高系统的反应速度。本发明的坐标算法及位置感应系统亦可补偿因为制程的差异造成感应点感应能力不一致而导致位置判断偏差的影响，提高触控面板良率。\n[0048] 此外，本发明的坐标算法及位置感应系统对所得到的内差坐标进行边缘校正，故可以解决在连续操作模式的过程中，人体接近触控面板上的菱形感应点且接触的面积并非呈线性关系而导致的感应线轨迹呈现锯齿状的问题，使得触控面板上感应点所转换的数字值经边缘校正处理后得到接近人体操作感觉的平滑轨迹。\n[0049] 综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。