CN102915150B - 触控点侦测方法 - Google Patents

Abstract

一种触控点侦测方法，其提供内有第一数量的预设电位特征的一组电位特征预设组合，并判断依某一特定方向排列的多个感测单元的感测电位特征排列结果，再根据判断这些感测单元的感测电位特征排列结果而设定触控点侦测的结果。

Description

触控点侦测方法

技术领域

本发明是有关于一种触控点侦测方法，且特别是有关于一种非数值运算类型的触控点侦测方法。

背景技术

触控面板的设计原理是在面板上设计多个感测单元，且当感测单元被以特定的方式触碰时会产生物理变化。举例来说，当使用光照方式来进行感测时，一旦有物品靠近触控面，则感测单元所接收到的光通量就可能有所改变；若使用按压方式来进行感测，则当物品按压到触控面时，感测单元就可能产生形变，或者会因为感测单元与触控面之间的相对距离改变而造成电容量产生变化。在发现感测单元有物理量变化的时候，这些物理量变化通常会被转换为电子信号而传递到处理器进行对应的计算；甚至进一步利用算法，将触碰的面积信息提供给后端模块进行与使用者互动方式的设计。

然而，无论是物理量变化本身、对于物理量变化的侦测以及在电子信号传递的过程中，都有可能产生各类的噪声而影响到触碰面积的判断，甚至可能造成误报触碰点的状况。有鉴于此，采用差动(differential)来消除噪声的方式就因应而生。在利用差动来消除噪声的过程中，会把相邻的感测单元的输出信号两两相减，借此将共模(common)噪声去除，因此可以排除共模噪声所造成的影响。然而，在某些特定的情况，差动技术并无法有效地消除噪声的影响。例如，在使用内嵌式(in-cell)感测单元的触控面板时，随着感测单元的排列方式、画面的显示内容以及像素驱动时的极性设计等因素的变化，对于内嵌式感测单元的输出信号都会产生不同的影响。

如图1A与图1B所示，图1A为差动信号的示意图，图1B则是由图1A的差动信号还原而得的感测信号的示意图。其中，整体差动信号X与整体感测信号S分别包含n个差动信号与n个感测信号，X₀、X_a、X_b与X_n分别表示第0个、第a个、第b个与第n个差动信号，而S₀、S_a、S_b与S_n分别表示第0个、第a个、第b个与第n个感测信号。整体差动信号X与整体感测信号S之间的关系满足以下公式：

S_y=S_y-1+X_y

因此，在整体差动信号X本身没有噪声干扰的时候，可以还原正确的整体感测信号S。然而，一旦在整体差动信号X中出现了噪声，则还原的整体感测信号S就会出现问题。请参考图1C与图1D，图1C显示在差动信号X_a之前出现了一个突波噪声。基于以上公式，这个整体差动信号中的突波噪声会使得整体感测信号S如图1D所示在感测信号S_a之前就被向上抬升。假若被抬升的值大于判断是否为触碰点时所使用的临界值，则触碰点的判断结果就会失败。

发明内容

本发明提出一种触控点侦测方法，包括：提供包含了第一数量的预设电位特征的电位特征预设组合，侦测得多个感测单元的多个感测电位特征，判断按照依一个特定方向排列的多个感测单元的感测电位特征的排列结果，最后根据感测电位特征排列结果与前述电位特征预设组合之间的关系的判断结果以设定触控点侦测的结果。其中，在判断按照某一个特定方向排列的感测单元的感测电位特征的排列结果时，先在特定方向上依序取得与感测单元之一及所取感测单元之后的连续多个感测单元相对应、总数共为第二数量的感测电位特征，之后判断这些感测电位特征与前述电位特征预设组合中位于相对应位置的预设电位特征是否相符。接下来，在此特定方向上，从此次所取的感测单元中的第一个往后计数第三数量后开始，重复进行前述的感测电位特征取得及判断是否相符的操作，直到取得此特定方向上排列的所有需进行判断的感测单元的感测电位特征为止。最后根据前述判断感测单元的感测电位特征排列结果以设定触控点侦测的结果。其中，前述的第一数量大于第二数量。

上述的触控点侦测方法，其中该些感测电位特征包括对应的该感测单元的感测电位与一特定电位之间的大小关系。

上述的触控点侦测方法，其中该特定电位为一接地电位。

上述的触控点侦测方法，其中该特定电位为一噪声电位。

上述的触控点侦测方法，其中根据判断该些感测单元的该第二数量感测电位特征排列结果而设定触控点侦测的结果，包括：若连续判断该第二数量感测电位特征与该电位特征预设组合中位于相对应位置的该些预设电位特征为相符的次数不小于一预设门坎值，则判断连续相符之处所对应的该些感测单元受到触碰；以及若连续判断该第二数量感测电位特征与该电位特征预设组合中位于相对应位置的该些预设电位特征为相符的次数小于该预设门坎值，则判断连续相符之处所对应的该些感测单元未受到触碰。

上述的触控点侦测方法，其中当判断连续相符之处所对应的该些感测单元未受到触碰时，更将判断连续相符之处所对应的一部分输出信号的电位设定为一特定电位。

上述的触控点侦测方法，其中该特定电位为一接地电位。

上述的触控点侦测方法，其中该特定电位为一噪声电位。

上述的触控点侦测方法，其中更包括：根据判断该些感测单元的该第二数量感测电位特征排列结果而决定是否调整一输出信号中的一部分的电位。

本发明因使用非数值方式来进行触控点的判断，所以不会受到突波噪声的影响而可以进行准确的触控点侦测。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A为差动信号的示意图；

图1B为由图1A的差动信号还原而得的感测信号的示意图；

图1C为含有噪声的差动信号的示意图；

图1D为由图1B的差动信号还原而得的感测信号的示意图；

图2为实施本发明一实施例时所用的触控系统的系统方块图；

图3A与图3B为根据本发明一实施例的施行步骤流程图；

图4为连续多笔差动信号排列而成的信号波形图；

图5A为根据本发明一实施例的电位特征预设组合中的一部分的示意图；

图5B为根据本发明另一实施例的电位特征预设组合中的一部分的示意图。

其中，附图标记：

20：触控面板                        23：感测芯片

25：信号处理模块                    200、202、206、208：像素

210、212、216、218：感测单元        220、222：读取线

230：差动放大器                     232：增益器

234：模拟至数字转换器               250：特征查找模块

252：信号产生模块                   400：箭头方向

410：虚线方框

S300~S316：本发明一实施例的施行步骤

S₀、S_a、S_b、S_n：感测信号             X₀、X_a、X_b、X_n：差动信号

具体实施方式

为了使此一技术领域者能快速明白本案的优点及相关设计理念，以下将以内嵌式(in-cell)触控面板为例来进行说明。然，本案所提供的技术并非只能运用于内嵌式触控面板中，此点合当知悉。

请参考图2，其为实施本发明的实施例时所用的触控系统的系统方块图。在此实施例中，触控系统主要包含了内嵌式触控面板20，感测芯片23以及信号处理模块25。在内嵌式触控面板20之中设置了多个像素200、202、206与208，而在每个像素旁则分别设置了一个对应的感测单元210、212、216与218。此外，以多个感测单元为一组，此组感测单元所产生的感测结果会同时被提供到一条读取在线而作为读取数据。例如，感测单元210、212、216与218所产生的感测数据就会同时被提供到读取线220上以作为读取数据；类似的，读取线222也会电性耦接到另一组对应的感测单元，并借此取得该组对应的感测单元所提供的感测结果而作为另一读取数据。在此，所谓的读取数据可能包含电流或电位等常用的电子量测对象，或者其它可以用来传递相关信息的载体。

前述的读取数据会透过读取线220与222而被传送到感测芯片23上。如图2所示，感测芯片23包括了差动放大器230、增益器232以及模拟至数字转换器234。差动放大器230的两个输入端分别电性耦接至连续设置的两条读取线220与222，借此达到下式的功能：

X_n＝D_n+1-D_n

其中，X_n表示为第n个差动信号，D_n与D_n+1则分别表示第n条读取线与第n+1条读取在线传递的读取数据。

由于在触碰时的物理变化量会以触碰点中央较大而四周较小，因此在沿着特定方向扫描时，会先碰到物理变化量较小的点，随后物理变化量会越来越大直到触碰的中心点到达物理变化量最大，接下来物理变化量才会开始减少，直到最后会再度回复到如差动信号波形前段一般维持在某一个特定电位上的状况。因此，由各读取数据所组合成的读取信号也会产生由小而大的变化，其波形的形状会形成如图1B所示般的常态分布状况。而随着电路的设计不同，前述由小而大的变化可能是由绝对值由小而大的正值变化，也可能是绝对值由小而大的负值变化；换言之，常态分布可能是一个有着波峰的波形，也可能是一个有着波谷的波形。

差动放大器230把从输入端接收到的读取数据进行减法运算，进而得到对应的一个差动信号。此差动信号在经过增益器232的放大之后，会再经过模拟至数字转换器234的转换而成为一个输出至信号处理模块25使用的电子信号。从模拟至数字转换器234输出电子信号至处理模块25的时候可以采用各种方式，例如印刷式电路或无线传输等。为了说明上的方便，被提供到信号处理模块25的电子信号在后续将被称为感测电位特征。虽然在此实施例中的感测电位特征是经由差动放大后而得的，但实际上只要是能够供应至信号处理模块25进行非数值性的操作的信号，都可以是适合的感测电位特征。

在信号处理模块25之中，特征查找模块250会把其中所储存的多个预设电位特征与所接收到的感测电位特征进行比对，最后再以比对所得的结果提供给信号产生模块252以产生对应的感测信号。

接着请一并参考图3A与图3B。图3A与图3B为根据本发明实施例的施行步骤流程图。在本实施例中，会准备一组电位特征预设组合以提供给图2中的特征查找模块250使用，而电位特征预设组合里面则包括了总数为第一数量的预设电位特征(步骤S300)。在另一方面(时间点并没有特别限制，可以在步骤S300之后、之前或约略同时)，触控面板20会被驱动以从某一个特定的方向对感测单元进行扫瞄，以借此取得对应的多个感测电位特征(步骤S302)。这个特定方向一般来说是依照图2中的感测单元210、212…216到218的排列方向，以使所有的读取线220与222等能够在一次的扫瞄中各提供一笔读取数据。所提供的多笔读取数据将透过感测芯片23的处理而变成对应的多笔感测电位特征。这些感测电位特征可以如图2所示般，是可依照灵敏度调整或选择由任两笔邻近的读取数据所形成的差动信号的电位，也可以是由每一笔读取数据经过其它处理所得到的相应的电位。

请一并参照图4，其为连续多笔差动信号排列而成的整体差动信号波形图。单就整体差动信号的波形本身而言，可以发现在波形前段是维持在某一个特定的电位上，这代表着位于此处的连续两条读取在线的读取数据之间并没有值的差异，也就是说此处并没有感应到任何触碰状况。接下来，整体差动信号波形上下变化的区域则代表或许有触碰状况被感应到。

对应于上述的状况，由于数据信号为常态分布，因此在数据信号的波形落在拐点的时候，差动信号的变化率会有一个最大值出现，因此整体差动信号的波形在一开始碰到物理变化量较小的点的时候会开始上升，并在变化率最大的时候到达整体差动信号的波形的波峰，之后开始下降直到到达触碰中心点(也就是物理变化量最大的地方)的时候回到整体差动信号的波形的拐点；接下来，从触碰中心点开始，整体差动信号的波形会因为物理变化量逐渐减少而开始随之降低，并同样在变化率最大的时候到达整体差动信号的波形的波谷，之后开始上升(因为物理变化量的变化率降低)直到最后回到特定电位上，而此处就是开始感测不到物理变化量之处。因此，整体差动信号的波形会呈现为一个正弦波，而其中的特定电位则可以是某一个预先设定好的电位，也可以是将多余直流噪声滤除后的噪声电位。或者，在另一种电路设计方法中，由于正负号取值的不同，整体差动信号的波形将会呈现为一个余弦波。然而，这只是表示上的不同，对于此案技术并不会造成无法适用的影响。

在图4所示的波形中，透过前述的步骤S302所取得的感测电位特征就是之前提过的差动信号。而在取得这些差动信号之后，就会在步骤S304从这些差动信号中取得位于特定位置上，且总数量达到第二数量的差动信号来预备进行后续的比对操作。更详细地说，如图4所示，所取得的所有差动信号组成了一个完整的整体差动信号的波形，而步骤S304所要取得的总数为第二数量的差动信号，就如同图4中的虚线方框410所标示的部分一样，仅为完整差动信号波形中特定的一部分。一般来说，可以从波形的最前端，也就是稳定维持在特定电位上的部分开始取，并沿着箭头400所指的方向逐步移动所选取的部分，直到选取完波形的全部内容为止。而一个虚线方框410中所取的X₀~X_n共n+1个差动信号，就是前述的第二数量的差动信号。应注意的是，此处的X₀~X_n表示的仅是虚线方框410中的前后关系，并不是代表整个触控面板中的第0笔到第n笔的差动信号的值。

在步骤S304取得位于特定位置、数量为第二数量的感测电位特征之后，流程即进入步骤S306以把所取得的第二数量的感测电位特征与电位特征预设组合中相对应于此特定位置、同样为第二数量的预设电位特征来相比较。请一并参照图5A，其为根据本发明实施例的电位特征预设组合中的一部分。在此实施例中，电位特征预设组合以“+”与“-”来表达。这可以视为是提供了差动信号的正负符号为电位特征预设组合中的内容，也可以视为是提供了差动信号与特定电位(在此为零电位)之间的差值的正负符号为电位特征预设组合中的内容。请一并参照图4与图5A，在本实施例中，当图4的虚线方框410整个进入到波形的上升段，也就是所选取的差动信号都为“+”的时候，在电位特征预设组合中所对应的为状态t=0；而在虚线方框410涵盖到波形的后半段的时候，则其状态将视“-”符号的多寡而在电位特征预设组合中对应到不同的状态t=1与t=p等等。

另一方面，由于读取信号实际上可为具有波谷的常态分布，因此图4的波形会以反转的方式存在，也就是波形一开始维持稳定于特定电位，接下来会呈现先下降后上升的状况，最后再维持稳定在同一个特定电位。在这种情形下，适用的电位特征预设组合将使用如图5B所示的内容。或者，在另一个实施例中，可以将图5A与图5B结合在一起成为一个电位特征预设组合，这样就可以同时适用于不同的波形比对。

在进行步骤S306进行比对的时候，可以简单按照虚线方框410所选取的差动信号的正负值来判断是否与电位特征预设组合中的哪一个状态相同。或者，在另一个实施例中，一旦发现所选取的差动信号的正负值排列顺序与特征预设组合中的状态t=1所包含的预设电位特征的排列顺序相同的时候，后续的比对就不再把虚线方框所选取的差动信号的正负值的排列顺序与状态t=0所包含的预设电位特征的排列顺序进行比对。假若步骤S306的比对发现两者之间没有相同的排列方式，则流程直接进入步骤S310以确认此次扫瞄得到的感测电位特征是否都已经被比对过；相反地，一旦步骤S306的比对发现两者相同，则会在步骤S308把比对符合的数量进行计数，并接下来确认此次扫瞄得到的感测电位特征是否都已经被比对过(步骤S310)。

如果在步骤S310中发现还没有把所有扫瞄得到的感测电位特征进行比对，则流程回到步骤S304以取得其它的感测电位特征并进行下一次的比对。如果在步骤S310中发现已经把所有扫瞄得到的感测电位特征比对完毕，则流程进入步骤S312以判断在步骤S308中计算完毕的符合数量是否能够超过预先设定的一个门坎值。假若符合数量超过预先设定的门坎值，则判断出现触碰点(步骤S314)，之后将感测信号转换为触碰坐标，并且显示于显示装置(图未示)上；相对的，假若符合数量没有超过预先设定的门坎值，则判断没有出现触碰点，或者判断出现的突波仅为噪声(步骤S316)。换句话说，若判断扫瞄所得的感测电位特征与电位特征预设组合出现连续相符的次数不小于前述的门坎值，则判断连续相符之处所对应的感测单元受到触碰；而若判断扫瞄所得的感测电位特征与电位特征预设组合出现连续相符的次数小于前述的门坎值，则判断连续相符之处所对应的感测单元没有受到触碰。之后将符合数量重置(reset)准备下一次的特征比对。

上述是以单触碰点为例，但上述例子也可以运用于多点触碰的状况。在多点触碰的时候，每一次从稳定持续的特定电位进入到图5A或图5B中的任何一个状态的时候，就可以视为是一个可能触碰点的起始处。其它的判断方式基本上都相同，可以由此技术领域者加以简单变化而成。例如，在步骤S308处的符合数量会在触碰点的起始处进行重置，借此计算每一个可能触碰点的存在；而且不同的可能触碰点的符合数量可以各自独立存在，也可以前者被后者取代，并佐以另一种记录方式纪录每一个可能的触碰点的判断结果。或者，在另一种方法中，每一个可能触碰点的符合数量可以在每一个可能触碰点的最终判断时进行重置，如此可以依据每一可能触碰点的起始点与结束点简单地进一步找出每一个可能触碰点的触控面积。

此外还有许多可以变动的部分。举例来说，为了节省时间，可以在遇到波形没有保持在特定电位上的时候才开始比对的操作。在另一个例子中，可以使用感测单元的感测电位，也就是前述的读取数据，与某一个预设电位(例如接地电位)之间的大小关系来作为感测电位特征。

应注意的是，每次由图4虚线方框410所框取的感测电位特征的数量(前述的第二数量)是可以改变的，其数量可以视触碰装置的灵敏度设计需求而定。图5A与图5B中每一状态的预设电位特征的数量基本应该与第二数量相当，但考虑到有多个状态存在，因此整个电位特征预设组合中的预设电位特征的数量(前述的第一数量)会大于前述的第二数量。而虚线方框410一次移动所跨越的感测电位特征的数量(后称第三数量)也可以视需要而进行对应的调整，但此第三数量应小于第二数量才不会有没被比对到的感测电位特征被遗漏下来。

上述方法可以依阶段而被分别设计于图2的触控面板20、感测芯片23与信号处理模块25。尤其，在图2所示的实施例的信号处理模块25之中，特征查找模块250会把所储存的预设电位特征与所接收到的感测电位特征进行比对，最后再以比对所得的结果提供给信号产生模块252以产生对应的感测信号。在这一个阶段中，信号产生模块252可以依照图3的步骤S312~S316的判断结果，把由读取数据组合而成的感测信号中对应于非触碰点的部分的电位进行调整。举例来说，由于噪声的部分可能会因为前述的操作步骤而被判定为非触碰点，所以这些噪声的部分在最后被整合为感测信号并作为信号产生模块252的输出的时候就可以被直接调整为0电位，借此还可以更进一步降低后续处理感测信号时所可能产生的错误结果。

综上所述，本发明利用电位正负的关系而非电位的值来作为触碰点是否存在的判断依据，加上触碰点附近的信号群聚效果，所以在隔离短暂噪声的方面比之前所使用的技术有更好的效果。

本发明实施例揭露一种信号判断方法可应用于触碰装置例如是PDA，个人移动装置，显示触碰装置等，或者是其它需要作判断的信号，并不局限其应用范围。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，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，因此本发明的保护范围当视权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种触控点侦测方法，其特征在于，包括：

提供一电位特征预设组合，该电位特征预设组合包含一第一数量的多个预设电位特征；

侦测得多个感测单元的多个感测电位特征；

判断该多个感测电位特征中依一特定方向排列的多个连续感测单元的感测电位特征排列结果，包括：

在该特定方向上依序取得该多个连续感测单元相对应的一第二数量的感测电位特征，其中该第一数量大于该第二数量；

判断该第二数量的感测电位特征与该电位特征预设组合中位于相对应位置的该些预设电位特征是否相符；以及

依照该特定方向，从此次所取的该些感测单元中的第一个往后一第三数量开始，重复进行前述的感测电位特征取得及判断是否相符的操作，直到取得该特定方向上排列的所有需进行判断的该些感测单元的感测电位特征为止；以及

根据判断该些感测单元的该第二数量感测电位特征排列结果而设定触控点侦测的结果；

其中根据判断该些感测单元的该第二数量感测电位特征排列结果而设定触控点侦测的结果，包括：

若连续判断该第二数量感测电位特征与该电位特征预设组合中位于相对应位置的该些预设电位特征为相符的次数不小于一预设门坎值，则判断连续相符之处所对应的该些感测单元受到触碰；以及

若连续判断该第二数量感测电位特征与该电位特征预设组合中位于相对应位置的该些预设电位特征为相符的次数小于该预设门坎值，则判断连续相符之处所对应的该些感测单元未受到触碰；

其中该电位特征为差动信号的正负值。

2.如权利要求1所述的触控点侦测方法，其特征在于，该些感测电位特征包括对应的该感测单元的感测电位与一特定电位之间的大小关系。

3.如权利要求2所述的触控点侦测方法，其特征在于，该特定电位为一接地电位。

4.如权利要求1所述的触控点侦测方法，其特征在于，当判断连续相符之处所对应的该些感测单元未受到触碰时，更将判断连续相符之处所对应的一部分输出信号的电位设定为一特定电位。

5.如权利要求4所述的触控点侦测方法，其特征在于，该特定电位为一接地电位。

6.如权利要求1所述的触控点侦测方法，其特征在于，更包括：

根据判断该些感测单元的该第二数量感测电位特征排列结果而决定是否调整一输出信号中的一部分的电位。