对象感测装置、触控感测系统及触控感测方法

具体实施方式

在电容式触控输入接口中，感测电容的电容值是依据感测电容对应于触控输入接口上的位置是否被触碰而决定。当感测电容对应于触控输入接口上的位置被触碰时，触碰物体会产生一对应的电容变化，而与感测电容形成一待测电容。

在本发明的实施例中，除了待测电容以外，其它的感测电容的电容值可作为量测待测电容时的参考值。因此，在比较待测电容值与参考电容值后，便可决定触碰物体对应于触控输入接口的触碰位置。

在下面的实施例中，将以触控面板做为触控输入接口的范例实施例，任何所属技术领域中具有通常知识者当知触控面板并非用以限定本发明的触控输入接口。同时，本发明也不限定于触控式的输入接口，举凡任何以电容感测方式的输入接口皆为本发明所欲保护的范畴。

图1为本发明一实施例的触控感测系统的方块示意图。请参照图1，在本实施例中，触控感测系统100包括一电容感测装置110、一触控输入接口120及一控制单元130，其中触控输入接口120例如是显示器的触控面板或其它具触控感测功能的触控板，其包括多个感测电容，用以输出多个感测信号Y₁-Y_p。

图2为图1的触控输入接口120的电路示意图。请同时参照图1及图2，在本实施例中，感测电容的电容值是依据感测电容对应于触控输入接口上的位置是否被触碰而决定。以感测电容C(n)为例，当感测电容C(n)对应于触控输入接口上的位置被触碰时，触碰物体会产生一对应的电容变化ΔC。此时，感测电容C(n)与电容变化ΔC形成一待测电容C(n)+ΔC，并通过对应的感测线124输出一待测信号Y_n。接着，待测电容C(n)+ΔC的电容值可藉由电容感测装置110感测而得知其变化。之后，控制单元130依据此一变化便可决定待测电容对应于触控输入接口上的触碰位置。也就是说，控制单元130依据此变化来判断触碰动作发生在对象感测单元120的位置。

值得注意的是，在本实施例中，除了待测电容C(n)+ΔC以外，其它的感测电容的电容值可作为量测待测电容时的参考信号，以有效抵销来自外界的噪声，进而提升其噪声信号比。

详细而言，以互电容型的触控感测系统为例，在操作期间，触控输入接口120上的待测电容会藉由对应的驱动线接收来自一驱动单元(未绘示)的驱动信号X₁-X_q，进而在对应的感测在线产生感测信号Y₁-Y_p。其中，p、q各为一正整数，且1＜p、1＜q。例如，在受驱动时，施加于驱动线122上的驱动信号X_m可通过感测电容C(n)耦合至与其交叉的感测线124，进而在感测线124上产生感测信号Y_n。其中，n、m各为一正整数，且1≤n≤p、1≤m≤q。

因此，在操作期间，藉由施加驱动信号X_m于驱动线122上，电容感测装置110可得到感测电容C(1)-C(p)的电容值分布的函数关系。

所以，当触碰物体(例如是手指或触控笔)接近或触碰感测电容C(n)对应于触控输入接口120上的位置时，其会产生对应的电容变化ΔC，进而改变该函数关系。之后，触控感测系统100藉由电容感测装置110及控制单元130便可决定待测电容C(n)+ΔC对应于触控输入接口120上的触碰位置。

请继续参照图1，在本实施例中，电容感测装置110包括一信号选择单元112及一信号感测单元114。控制单元130包括一模拟数字转换器132及一控制器134。

信号选择单元112用以接收感测信号Y₁-Y_p，并从感测信号Y₁-Y_p中选择至少一个待测信号及至少一个参考信号。之后，信号选择单元112再将所选择的待测信号及参考信号传送至信号感测单元114进行一差值比较。

例如，在一第一感测期间内，信号选择单元112选择将感测信号Y_n、Y_n+k传送至信号感测单元114进行差值比较。在此，k为一正整数，且1≤n≤(p-1)、2≤(n+k)≤p。以k＝1为例，信号选择单元112选择与感测信号Y_n相邻的感测信号Y_n+1作为量测待测电容时的参考信号，并将其输出至信号感测单元114与感测信号Y_n进行差值比较。接着，信号感测单元114在完成差值比较后，产生一差值信号，并输出至控制单元130。也就是说，控制单元130用以依据差值信号，判断触碰动作发生在对象感测单元120的位置。

因此，在本实施例中，除了待测信号Y_n以外，信号选择单元112从未被选择的感测信号中选择感测信号Y_n+k作为量测待测电容时的参考信号，可有效抵销来自触控输入接口120上的噪声，进而提升其噪声信号比。

也就是说，来自触控输入接口120上的噪声可视为共模噪声(commonmode noise)，因此藉由从未被选择的感测信号中选择至少一个感测信号作为量测待测电容时的参考信号，可抑制感测电路中的共模噪声，以提高感测系统的噪声信号比。

值得注意的是，本实施例是以信号选择单元112选择感测信号Y_n、Y_n+k为例，但本发明并不限于此。在其它实施例中，信号选择单元112可从未被选择的感测信号中选择任一感测信号Y_m(未绘示)作为量测待测电容时的参考信号，以有效抵销来自触控输入接口120上的噪声，其中1≤m≤p。

是以，在第一感测期间内，当感测电容C(n)因被触碰而产生电容变化ΔC时，控制单元130可依据信号感测单元114所产生的差值信号，运算出对应于触控输入接口120上的位置。

另外，在第一感测期间之后的一第二感测期间内，信号选择单元112可选择将感测信号Y_n、Y_n-k(未绘示)传送至信号感测单元114进行差值比较。在此，2≤n≤p、1≤(n-k)≤(p-1)。例如，当k＝1时，其代表信号选择单元112选择与感测信号Y_n相邻的感测信号Y_n-1作为量测待测电容时的参考信号。

也就是说，对同一感测信号Y_n而言，信号选择单元112在相邻的感测期间内可从未被选择的感测信号中选择不同的感测信号(即Y_n+k、Y_n-k)作为量测待测电容时的参考信号，进而达到动态选择参考信号的目的。

应注意的是，在相邻的感测期间内，信号选择单元112并不限于选择对称的感测信号Y_n+k、Y_n-k作为量测待测电容时的参考信号，其可在相邻的感测期间内从未被选择的感测信号中选择不同感测信号作为量测待测电容时的参考信号。

另外，在其它实施例中，对同一感测信号Y_n而言，信号选择单元112在相邻的感测期间内，也可从未被选择的感测信号中选择相同的感测信号作为量测待测电容时的参考信号。

在本实施例中，信号感测单元114例如是一比较器(未绘示)，用以接收并比较信号选择单元112所传送的待测信号及参考信号，以产生对应的差值信号至控制单元130，但本发明并不限于此。在另一实施例中，信号感测单元114例如是一差动放大器。当信号感测单元114为差动放大器时，其可比较并放大待测信号及参考信号的电压差值，并输出至控制单元130，以提升判断触碰位置的准确率。另外，在另一实施例中，信号感测单元114也可用一积分器来实施。此时，积分器可积分放大待测信号及参考信号的电压差值，以输出对应的差值信号至控制单元130。

在本实施例中，信号感测单元114所产生的差值信号例如是一模拟信号。因此在接收到此模拟信号后，模拟数字转换器132会将其转换为一数字信号。接着，控制器134再对此数字信号进行一数字运算，以得到触控输入接口120上对应于该待测电容C(n)+ΔC的触碰位置。也就是说，控制器134可依据差值信号，判断触碰动作发生在对象感测单元120的位置。

应注意的是，在本实施例中，触控感测系统100是以互电容型的触控系统为例，但本发明并不限于此。在其它实施例中，触控感测系统100也可以是自电容型的触控系统或任何其它形式的触控系统。

另外，在本实施例中，信号选择单元112是从未被选择的感测信号中选择其中之一感测信号作为量测待测电容时的参考信号。在另一实施例中，信号选择单元也可从未被选择的感测信号中同时选择其中的两个感测信号作为量测待测电容时的参考信号。

图3为本发明另一实施例的触控感测系统的方块示意图。请参照图3，在本实施例中，信号选择单元312在一第三感测期间，从未被选择的感测信号中同时选择其中的两个感测信号作为量测待测电容时的参考信号。例如，信号选择单元312在第三感测期间同时选择感测信号Y_n+k、Y_n-k作为量测待测电容时的参考信号。以k＝1时为例，其代表信号选择单元312选择与感测信号Y_n相邻的感测信号Y_n+1、Y_n-1作为量测待测电容时的参考信号。

应注意的是，在同一感测期间内，信号选择单元312并不限于选择对称的感测信号Y_n+k、Y_n-k作为量测待测电容时的参考信号，其可从未被选择的感测信号中选择任两个不同感测信号作为量测待测电容时的参考信号。

图4为本发明另一实施例的触控感测系统的方块示意图。请参照图4，在本实施例中，电容感测装置410包括一信号选择单元412及多个信号感测单元414(1)～414(k)。控制单元430包括多个模拟数字转换器432(1)～432(k)及一控制器434。其中，当p为偶数时，k＝p/2。

在本实施例中，信号选择单元412从不同的感测信号Y₁-Y_p中选择多个信号作为待测信号S₁-S_k，并从未被选择的感测信号中选择多个信号作为参考信号R₁-R_k，且每一信号感测单元接收一待测信号及一参考信号，以输出一差值信号至对应的模拟数字转换器。

图5绘示信号选择单元412在不同的感测期间T₁-T_k选择不同的感测信号传送至对应的信号感测单元作为参考信号。请参照图5，在图5中，第一栏代表随着时间进行的感测期间T₁-T_k，而第一列代表每一栏所对应的待测信号或参考信号。例如，第二栏代表在感测期间T₁-T_k，信号选择单元412选择感测信号Y₁作为待测信号S₁，并将其传送至信号感测单元414(1)。第三栏代表信号选择单元412在不同的感测期间分别选择感测信号Y₂、Y₄、...、Y_p作为参考信号R₁，并将其传送至信号感测单元414(1)。

由图4及图5可知，在本实施例中，就待测信号S₁-S_k而言，每一信号感测单元所接收待测信号并不相同。例如，在感测期间T₁-T_k，信号感测单元414(1)所接收的待测信号S₁为感测信号Y₁，而信号感测单元414(2)所接收的待测信号S₂为感测信号Y₃。另外，在不同的感测期间，同一信号感测单元所接收的待测信号相同。例如，信号感测单元414(1)在不同的感测期间所接收的待测信号S₁都是感测信号Y₁。

此外，在本实施例中，就参考信号R₁-R_k而言，同一信号感测单元在不同的感测期间所接收参考信号不同。例如，信号感测单元414(1)在不同的感测期间所接收的参考信号R₁依序为Y₂、Y₄、...、Y_p，而信号感测单元414(2)在不同的感测期间所接收的参考信号R₂依序为Y₄、Y₆、...、Y_p、Y₂。

因此，在感测期间T₁-T_k，信号感测单元414(1)分别比较感测信号Y₁与感测信号Y₂、Y₄、...、Y_p之间的差值，以依序输出对应的差值信号至模拟数字转换器432(1)。类似地，在感测期间T₁-T_k，信号感测单元414(2)分别比较感测信号Y₃与感测信号Y₄、Y₆、...、Y_p、Y₂之间的差值，以依序输出对应的差值信号至模拟数字转换器432(2)。

因此，控制器434在每一感测期间对接收到的多个数字信号进行一数字运算，以得到触控输入接口420上对应的待测电容的触碰位置。也就是说，控制器434可依据差值信号，判断触碰动作发生在对象感测单元420的位置。

据此，本实施例的触控感测系统400的每一信号感测单元接收一待测信号及一参考信号，可有效抵销来自触控输入接口420上的噪声，进而提升其差值信号的噪声信号比。同时，对每一信号感测单元而言，信号选择单元412在不同的感测期间选择不同的感测信号传送至对应的信号感测单元作为参考信号，以达到动态选择参考信号的目的。

应注意的是，图5所绘示的待测信号及参考信号的选择方式为本发明的一范例实施例，并不用以限定本发明。图6为本发明的另一范例实施例，其绘示信号选择单元412在不同的感测期间T₁-T_k不同的选择方式。

图7为本发明一实施例的触控感测方法的步骤流程图。请同时参照图1及图7，本实施例的触控感测方法包括如下步骤。首先，在步骤S700中，从多个感测信号中选择至少一个待测信号，例如从感测信号Y₁-Y_p中选择至少一个待测信号Y_n。接着，在步骤S702中，从未被选择的感测信号中选择至少一个参考信号，例如从未被选择的感测信号中选择至少一个参考信号Y_m。之后，在步骤S704中，依据待测信号Y_n与参考信号Y_m产生一差值信号。继之，在步骤S706中，依据差值信号判断触碰动作发生在触控输入接口的位置。

另外，本发明的实施例的触控感测方法可以由图1～图6实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

此外，在本发明的实施例中，虽然对象感测装置是以触控感测系统为例，但本发明并不限于此。任何可用以感测并决定对象位置的对象感测装置皆为本发明所欲保护及涵盖的范畴。

综上所述，在本发明的实施例中，信号选择单元从多个感测信号中选择至少一个参考信号为待测信号的量测参考值，可有效抵销来自外界的噪声，进而提升其噪声信号比。另外，在不同感测期间内，信号选择单元选择不同的参考信号，以达到动态调整量测参考值的目的。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何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，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。