多点触摸装置及其装置的操作方法与流程

在本说明书记载的多种实施例，涉及多点触摸装置及其装置的操作方法。

背景技术：

最近，以界面装置在多种设备提供直观环境的多点触摸装置被利用。通常，多点触摸装置由交叉布置驱动电极和检测电极的触摸面板被体现。

根据为了识别触摸输入被利用的阻抗种类，在多点触摸装置具有静电容量方式和电阻方式。静电容量方式基于触摸输入，储蓄在电容器的静电容量的变化，识别触摸输入。电阻方式基于根据触摸输入的压力变化的电阻值，识别触摸输入。

例如，公开专利第10-2014-0037847号公开了压力感知型多点触摸装置。所述公开专利的多点触摸装置，通过压力感知单元格的矩阵，感知根据触摸输入的压力。

所述公开专利或当前普及的多点触摸装置，利用通过订单型制作工程的单片机控制器，或与一般的控制器一起利用相当数的有源元件。订单型控制器或有源元件是增加多点装置制作费用的主要原因之一。

因此，需要利用一般的控制器和无源元件，减少制作费用，且可正确地识别触摸输入的多点触摸装置。

技术实现要素：

技术课题

记载在本说明书的多种实施例，其目的在于提供利用一般的控制器和无源元件，可正确地识别触摸输入的多点触摸装置。

技术方案

根据一个侧面，多点触摸装置包括：多个驱动电极；多个检测电极；位于所述多个驱动电极和所述多个检测电极交叉点的多个阻抗；及从所述多个驱动电极及所述多个检测电极选择第一驱动电极及第一检测电极，在所述第一驱动电极输出第一电压，且在至少一个剩余驱动电极及至少一个剩余检测电极输出第二电压，基于从所述第一检测电极检测的检测电压，检测对所述第一驱动电极和所述第一检测电极的第一交叉点的触摸输入的控制单元。

根据一个侧面，用于多点触摸面板的控制装置包括：与多点触摸面板的N个驱动电极连接的N个输出端口；与所述多点触摸面板的M个检测电极连接的M个通用端口；从所述N个输出端口选择第一输出端口，从所述M个通用端口选择第一通用端口，在所述第一输出端口输出第一电压，在至少一个剩余输出端口及至少一个剩余通用端口输出第二电压，基于从所述第一通用端口检测的检测电压，检测与所述第一输出端口连接的所述N个驱动电极中的第一驱动电极及与所述第一通用端口连接的所述M个检测电极中的第一检测电极的第一交叉点的触摸输入的处理单元。

根据一个侧面，多点触摸装置的操作方法，其步骤包括：从多个驱动电极及多个检测电极，选择第一驱动电极及第一检测电极；在所述第一驱动电极，输出第一电压；在至少一个剩余驱动电极，输出第二电压；在至少一个剩余检测电极，输出第二电压；及基于从所述第一检测电极检测的检测电压，检测对所述第一驱动电极和所述第一检测电极的第一交叉点的触摸输入。

技术效果

根据记载于本说明书的多种实施例，可减少多点触摸装置的制作费用。

此外，根据记载于本说明书的多种实施例，可去除对多种触摸输入形态的重影触摸(ghost touch)。

此外，根据记载于本说明书的多种实施例，多点触摸装置可正确地识别触摸输入的发生与否及触摸的强度。

此外，根据记载于本说明书的多种实施例，多点触摸装置可通过简单的数学公式，减少计算量。

此外，根据记载于本说明书的多种实施例，多点触摸装置可快速精密地感知触摸输入。

附图说明

图1是示出根据一个实施例的多点触摸装置构成的框图。

图2是示出根据一个实施例的触摸面板的结构。

图3是示出根据一个实施例的多点触摸装置的详细结构。

图4是示出根据一个实施例，用于说明干涉去除操作的交叉点阻抗观点的等价电路。

图5是示出根据一个实施例，干涉被去除的交叉点阻抗观点的等价电路。

图6是示出根据一个实施例的多点触摸装置操作方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施例进行详细地说明。各附图中示出的相同参照符号表示相同的部件。

以下说明的实施例可进行多种变更。以下说明的实施例并不局限于实施形态，应理解为，包括对该实施例的所有变更、同等物至替代物。

实施例中所使用的技术用语仅用于说明特定的实施例，并不用来限制实施例。使用单数的表现是为了使文句更清晰，其也包括复数的意思。在本说明书中，“包括”或“具有”等用语表示说明书上记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件、或上述组合的存在，但应理解，并不排除一个或多个其他特征，或数字、步骤、操作、构成要素、部件、或上述组合的存在或附加的可能性。

除非另外定义，在此使用的包括技术性或科学性用语的所有用语，与本技术领域所属的普通技术人员一般所理解的具有相同的意思。通常使用的字典中所定义的用语，应理解为与相关技术文脉上所具有的意思相同，除非本发明特别定义，不应解释为具有其他或过于形式性的意思。

此外，在参照附图进行说明时，附图符号中相同的部件具有相同的参照符号，对此省略重复的说明。在对实施例进行说明时，当相关的已知技术的具体说明被判断为使说明的实施例模糊不清时，可省略该详细说明。

图1是示出根据一个实施例的多点触摸装置构成的框图。

参照图1，多点触摸装置包括触摸面板100、测量用阻抗200及控制单元300。

触摸面板100从用户接收触摸输入。触摸面板100包括具有格子结构的驱动电极和检测电极。根据用户对触摸面板100的触摸输入，在驱动电极和检测电极的交叉点发生阻抗的变化。控制单元300基于在交叉点发生的阻抗变化，检测用户的触摸输入。参照图2详细地说明触摸面板100的结构。

测量用阻抗200被用于测量控制单元300在交叉点发生的阻抗变化。测量用阻抗200仅由无源元件构成。例如，测量用阻抗200可由电阻或电容器构成。因此，根据本说明书的实施例，多点触摸装置比起经有源元件构成的一般多点触摸装置，可由低的制作费用生产。

控制单元300基于在交叉点发生的阻抗变化，检测用户的触摸输入。控制单元300可以是一般的微控制单元(Micro Control Unit；MCU)。控制单元300基于检测电极的检测电压，可感知交叉点的阻抗变化。此外，控制单元300基于干涉去除算法，可测量交叉点的正确阻抗值。交叉点的阻抗值可用于测量触摸强度。

多点触摸装置可根据测量的阻抗种类，由静电容量方式和电阻方式构成。

静电容量方式是将通过驱动电极传播的细微电流，通过检测电流识别的方式。在静电容量方式，用户利用如手指导体触摸触摸面板100时，从驱动电极散发的细微电流受到干扰。控制单元300可基于通过检测电极检测的静电容量的变化，测量用户的触摸输入。

电阻方式是在驱动电极和检测电极之间，利用根据压力电阻变化的元件的方式。用户利用任意物体进行触摸，触摸触摸面板100时，根据压力的变化，驱动电极和检测电极之间的电阻变化。控制单元300基于通过检测电极检测的电阻变化，可测量用户的触摸输入。

图2是示出根据一个实施例的触摸面板的结构。

参照图2，公开了驱动电极110、检测电极120、阻抗130及交叉点140。

驱动电极110将驱动电压传达至阻抗130及检测电极120。驱动电极110可连接在MCU的输出端口。

检测电极120将阻抗130的阻抗值变化的检测电压传达至MCU。检测电极120可连接在MCU的通用端口。

驱动电极110和检测电极120具有格子结构。在图2驱动电极110由竖向排列，检测电极120由横向排列，但也可将驱动电极110由横向排列，检测电极120由竖向排列。此外，驱动电极110和检测电极120可具有相互交叉的多种形态的结构。

在驱动电极110和检测电极120的交叉点140具有阻抗130。阻抗130可由电阻或电容器构成。具体地，阻抗130可从电阻方式由电阻构成，可从静电容量方式由电容器构成。根据阻抗130的阻抗值的变化，检测交叉点140的触摸输入。

图3是示出根据一个实施例的多点触摸装置的详细结构。

参照图3，多点触摸装置包括触摸面板100、测量用阻抗200及控制单元300。

触摸面板100包括驱动电极110、检测电极120及阻抗130。

驱动电极110可连接在控制单元300的输出端口310。驱动电极110将驱动电压从输出端口310传达至阻抗130及检测电极120。驱动电极110可以是多个。为了便于说明，具有N个驱动电极110，且将各个驱动电极110定义为D1至DN。即，N个驱动电极110被定义为Dn(1≤n≤N，N是自然数)。D1至DN可分别连接在输出端口310的TX1至TXN。

检测电极120可连接在控制单元300的通用端口320。检测电极120通过通用端口320，将对阻抗130的阻抗值变化的检测电压传达至控制单元300。检测电极120可以是多个。为了便于说明，具有M个驱动电极120，且将各个驱动电极120定义为S1至SM。即，M个驱动电极120被定义为Sn(1≤m≤M，M是自然数)。S1至SN可分别连接在输出端口320的RX1至RXN。

阻抗130位于驱动电极110和检测电极120的交叉点140。阻抗130的阻抗值根据用户的触摸输入变化。控制单元300在多个交叉点测量阻抗值，可检测对多个交叉点的触摸输入。

阻抗130可由电阻或电容器构成。具体地，阻抗130可从电阻方式由电阻构成，从静电容量方式由电容器构成。为了便于说明，将位于Dn和Sm交叉点的阻抗定义为Znm。

测量用阻抗200可位于检测电极120和通用端口320之间。控制单元300利用测量用阻抗200，可测量在交叉点发生的阻抗变化。

测量用阻抗200只可由无源元件构成。例如，测量用阻抗200可由电阻或电容器构成。因此，根据本说明书的实施例，多点触摸装置比起以有源元件构成的一般的多点触摸装置，可由低的制作费用生产。

控制单元300可检测对交叉点的用户的触摸输入。控制单元300选择Dn及Sm，在Dn输出第一电压，在D1至DN中除了Dn的剩余驱动电极及在S1至SM中除了Sm的剩余检测电极输出第二电压，基于从Sm检测的检测电压，可检测对Dn和Sm交叉点的触摸输入。在这种情况下，控制单元300为了检测检测电压，可将RXm转换为模拟数字转换(Analog to Digital Conversion；ADC)模式。

例如，控制单元300在多个驱动电极及多个检测电极，选择第一驱动电极及第一检测电极，在第一驱动电极输出第一电压，在至少一个剩余驱动电极及至少一个剩余检测电极输出第二电压，基于从第一检测电极检测的检测电压，可检测对第一驱动电极和第一检测电极的第一交叉点的触摸输入。

通过在去除Dn的剩余驱动电极及去除Sm的剩余检测电极输出的第二电压，可提高触摸检测的准确性。即，因第二电压的输出，可准确地感知用户的触摸输入，使不发生重影触摸(ghost touch)。

其中，第一电压是数字高(digital high)电压，第二电压可以是数字低(digital low)电压。或者，第一电压是数字脉冲(digital pulse)电压，第二电压可以是数字低(digital low)电压。

数字脉冲电压可适用在阻抗130由电容器构成的情况。数字脉冲电压在正脉冲周期，可具有充电在电容器的残余电力低于在负脉冲周期预定等级的脉冲周期。在这种情况下，电容器的残余电力被去除，所以可提高触摸感知的准确性。第一电压为数字脉冲电压时，控制单元300可从预定的时间期间接收的检测电力，测量最大值来检测触摸输入。

控制单元300不仅决定触摸活动的发生与否，而且可决定触摸输入的强度。控制单元300可通过干涉去除，计算交叉点的阻抗值。控制单元300基于计算的交叉点的阻抗值，可决定触摸输入的强度。参照图4说明具体干涉去除操作。

图4是示出根据一个实施例，用于说明干涉去除操作的交叉点阻抗观点的等价电路。

参照图4，公开了将在图3示出的电路，以Z11观点示出的等价电路。Z11通过D1连接在TX1，通过S1连接在RX1。D1的电压是驱动电压的VDD，S1的电压是检测电压的V11。

为了检测Z11的阻抗，向D1输出VDD，在S1检测V11时，Z11受到干涉阻抗131Z12至Z1M及Z21至ZN1的影响。干涉阻抗131包括根据由Z12至Z1M构成的驱动电极的干涉阻抗132和根据检测电极的干涉阻抗133。因此，为了测量Z11的正确阻抗，要考虑干涉阻抗131的影响。

在图4的等价电路，对RX1使用基尔霍夫定律，可获得【数学式1】。

【数学式1】

在【数学式1】VDD意味着驱动电压、V11意味着检测电压、Zref意味着测量用阻抗200。此外，Zij(i＝1,2,…,N,j＝1,2,…,M)如同上述定义，是位于第i个驱动电极和第j个驱动电极交叉点的阻抗。其中，N是驱动电极的数，M是检测电极的数。以下相同的参数具有相同的意思。

类似地，在Z22的等价电路，对RX2适用基尔霍夫定律，可获得【数学式2】。

【数学式2】

对Z11至ZN1反复获得【数学式1】至【数学式2】的过程，可得到【数学式3】的矩阵，【数学式3】可显示为如【数学式4】。

【数学式3】

【数学式4】

控制单元300可利用【数学式4】计算交叉点的阻抗值Zij。【数学式4】可显示为如【数学式5】。控制单元300为了简化【数学式4】的矩阵计算过程，可利用【数学式5】。利用【数学式5】时，可不计算逆矩阵，所以可减少控制单元300的计算量。因此，控制单元300可快速精密地感知触摸输入。

【数学式5】

将【数学式5】对Zij一般化，可显示为如【数学式6】。

【数学式6】

参照【数学式6】，可知利用根据驱动电压Vdd和检测电极的干涉阻抗133的合之差，可去除干涉阻抗131的影响。

控制单元300不直接利用检测电压的模拟值，可通过模拟数字变换器(Analog to Digital Converter；ADC)利用变换的数字值。ADC的输出值可显示为如【数学式7】。

【数学式7】

在【数学式7】Amax意味着ADC的最大输出值，Aij意味着根据ADC对应于Vij的数字值。将【数学式7】代入【数学式6】进行整理，可得到【数学式8】。

【数学式8】

参照【数学式8】，可知利用对应于根据检测电极的干涉阻抗133电压的模拟数字变换值之合与模拟数字变换器的最大输出值之差，可去除干涉阻抗131的影响。控制单元300利用【数学式8】，可从检测电压的数字值Aij，计算交叉点阻抗Zij。

【数学式9】是基于对应通用端口320的检测电压的数字值显示的数学式。

【数学式9】

在【数学式9】Aij是对应于检测电压的数字值。控制单元300可从【数学式9】获得在Aij去除干涉阻抗131影响的Aij’。控制单元300利用【数学式9】，可从检测电压的数字值Aij计算交叉点阻抗Zij。

图5是示出根据一个实施例的干涉被去除的交叉点阻抗观点的等价电路。

参照图5，公开了驱动电压VDD、检测电压V11、交叉点阻抗Z11及测量用阻抗200。利用【数学式6】、【数学式8】或【数学式9】去除由干涉阻抗131的影响时，可获得在图5示出的等价电路检测Z11阻抗值相同的效果。

因此，控制单元300测量检测单元V11，可知Z11的正确阻抗值。控制单元300利用Z11的阻抗值，可准确地检测触摸输入的强度。

图6是示出根据一个实施例的多点触摸装置操作方法的流程图。

参照图6，在步骤400，多点触摸装置将用于选择检测电极的值j设置为1。j是1以上N以下的自然数。其中，N意味着检测电极的总数，且是自然数。

在步骤401，多点触摸装置将用于选择驱动电极的i设置为1。i是1以上M以下的自然数。其中，M意味着驱动电极的总数，且是自然数。

在步骤401，多点触摸装置在N个驱动电极及M个检测电极，选择第i个驱动电极及第j个检测电极。换句话说，多点触摸装置可在多个驱动电极及多个检测电极，选择第一驱动电极及第一检测电极。

在步骤403，多点触摸装置在第i个驱动电极，输出第一电压。换句话说，多点触摸装置可在第一驱动电极输出第一电压。其中，第一电压可以是数字高(digital high)电压或数字脉冲(digital pulse)电压。

数字脉冲电压可适用于阻抗由电容器构成的情况。数字脉冲电压数字脉冲电压在正脉冲周期，可具有充电在电容器的残余电力低于在负脉冲周期预定等级的脉冲周期。在这种情况下，电容器的残余电力被去除，所以，可提高触摸感知的准确性。第一电压为数字脉冲电压时，控制单元可从预定的时间期间接收的检测电力，测量最大值检测触摸输入。

在步骤404，多点触摸装置在N个驱动电极，向去除第i个驱动电极的剩余驱动电极输出第二电压。换句话说，可在至少一个剩余的驱动电极，输出第二电压。其中，第二电压可以是数字低(digital low)电压。

在步骤405，多点触摸装置在M个检测电极，向去除第j个检测电极的剩余检测电极输出第二电压。换句话说，可在至少一个剩余的检测电极输出第二电压。其中，第二电压可以是数字低(digital low)电压。

在步骤406，多点触摸装置基于从第j个检测电极检测的检测电压，检测对第i个驱动电极和第j个检测电极交叉点的触摸输入。换句话说，多点触摸装置基于从第一检测电极检测的检测电压，可检测对第一驱动电极和第一检测电极的第一交叉点的触摸输入。

此外，在步骤406，多点触摸装置利用位于N个检测电极和N个检测电极连接的N个通用端口间的N个测量用阻抗，可检测触摸输入。换句话说，多点触摸装置利用位于多个检测电极和多个检测电极连接的多个通用端口间的多个测量用阻抗，可检测所述触摸输入。

此外，在步骤406，多点触摸装置去除根据第j个检测电极发生的干涉阻抗，可测量位于第i个驱动电极和第j个检测电极交叉点的Zij阻抗值。

换句话说，多点触摸装置去除根据所述第一检测电极发生的干涉阻抗，可测量位于所述第一交叉点的第一阻抗的阻抗值。在这种情况下，多点触摸装置利用根据第一检测电极的干涉阻抗电压之合与第一电压之差，可去除干涉阻抗。

多点触摸装置为了测量Zij阻抗值，可利用关于【数学式7】至【数学式9】说明的ADC输出值。

在步骤407，多点触摸装置比较i和M。多点触摸装置在i大于M时，执行步骤409，i不大于M时，执行步骤408。

在步骤408，多点触摸装置将i增加1，重新执行步骤402。

在步骤409，多点触摸装置多点触摸装置比较j和N。多点触摸装置在j大于N时，重新执行步骤400，j不大于N时，执行步骤410。

在步骤410，多点触摸装置将j增加1，重新执行步骤401。

步骤400至步骤410在多点触摸装置检测触摸输入的期间，可持续地被反复。此外，步骤400、步骤401、步骤407至步骤410是多点触摸装置为了反复检测对触摸面板的所有交叉点触摸输入的技巧，所以，可由与此具有相同或类似效果的多种技巧来代替。

根据本说明书的实施例，多点触摸装置通过步骤400至步骤410，利用一般控制器及无源元件，感知触摸输入且可准确地检测触摸输入的强度。根据本说明书的实施例，多点触摸装置不使用定制型控制器或有源元件，所以比起一般多点触摸装置，可由低廉的费用制作，且没有重影触摸的准确地识别触摸，可准确地检测触摸输入。

根据实施例的方法可通过多种计算机手段以可执行的程序指令形态被记录在计算机可读媒体中。所述计算机可读媒体可独立的或结合的包括程序指令、数据文件、数据结构等。记录在所述媒体的程序指令可为了实施例被专门设计和创建，或为计算机软件技术人员熟知而应用。计算机可读媒体的例子包括：磁媒体(magnetic media)，如硬盘、软盘和磁带；光学媒体(optical media)，如CD ROM、DVD；磁光媒体(magneto-optical media)，如光盘(floptical disk)；和专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置，如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。程序指令的例子，既包括由编译器产生的机器代码，也包括使用解释程序并可通过计算机被执行的高级语言代码。为执行实施例的运作，所述硬件装置可被配置为以一个以上的软件模来运作，反之亦然。

如上所示，实施例虽然经有限的实施例和附图进行了说明，但是，在本发明所属领域中具备通常知识的人均可以从此记载中进行各种修改和变形。例如，可通过与说明的方法不同的顺序来执行所说明的技术，和/或是通过与说明的方法不同的形态来结合或组合所说明的系统、结构、装置、电路等的构成要素，或是通过其他构成要素或同等事物来代替或置换也可获得适当结果。

因此，其他表现、其他实施例及与权利要求均等的也包括在后续的权利要求范围。