TW201032103A - Touch finding method and apparatus - Google Patents

Description

201032103 六、發明說明： f 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於將碰觸設置於一碰觸感測器上之 方法及裝置。 【先前技術】 二維（2D)碰觸螢幕，不論使用哪種技術，通常皆具有基 於一感測器節點矩陣之一構造，該等感測器節點之笛卡爾 (Cartesian)座標形成一2D陣列’亦即，一格柵。

舉例而言，在一電容性感測器中，以每一取樣間隔檢查 每一節點以獲得彼節點處之信號或實際上係自一預定背景 位準之信號改變。然後，將此等信號與一預定臨限進行比 較’且§忍為尚於臨限值之彼等信號已被碰觸且用作進一步 數值處理之一基礎。

此一碰觸螢幕之最簡單情況係藉由僅在矩陣上之一單個 節點處發生之一信號來偵測一碰觸。此情況將在致動元件 之大小相對於節點之間的距離係較小時發生。實際上，此 可在使用-鐵筆時發生。另—實例可係在提供心手指感 測之一低解析度面板（舉例而言，一 4χ4鍵矩陣）時。曰〜 α 丁 ^ xrj /71 顿啊向出現之 號將在矩陣上之複數個節點處產生有效信號，此等節 成一相連群組。此情況將在致動元件之大小相對於節 間的距離較大時發生。實際上，此係在-相對較高解 碰觸螢幕由一人類手指（或掎指）致動時之-典型情带 乃因手指碰觸將在多個節點上延伸。 / 143963.doc -4- 201032103 對於數目日益增加之應用，碰觸螢幕亦需要能夠偵測多 個同時發生之觸碰（所謂的多碰觸偵測）。舉例而言，碰觸 螢幕通常需要能夠偵測若干筆勢，例如拇指與食指之間的 . 一擠捏運動。以上技術可經擴展以滿足多碰觸偵測。 • 資料處理之一重要初始任務係處理來自每一取樣間隔之 原始資料集以識別已發生多少個碰觸及係在何處發生。特 定而言，若一使用者同時做出兩個碰觸，則器件應能夠對 φ 此進行辨識且不會錯誤地將該輸入識別為僅一個碰觸。反 過來亦係如此。可靠、快速並以低記憶體及處理能力實施 此處理未必簡單。一特定問題區域係在多個同時發生之碰 觸靠近在一起時。 US 5,825,352 [1]揭示一種用以依據自一碰觸螢幕輸出之 原始彳&號位準資料識別多個同時發生之碰觸之途徑。 圖1以一示意性方式圖解闡釋此方法。在此實例中，使 用内插來創建一 X軸曲線及另一 y轴曲線f(y)，其中各別 〇 曲線映射沿每一軸之信號強度之變化。然後，將每一所偵 測峰值定義為彼位置處之一碰觸。在所圖解闡釋之實例 中，X軸中存在兩個峰值且y軸中存在一個峰值，從而產生 • (xl，y1)及（χ2，y2)處之兩個碰觸之一輸出。如該實例顯 • 示，此方法固有地滿足多碰觸偵測以及單碰觸偵測。基於 X曲線中兩個最大值之間的一最小值之偵測來區分多個碰 觸。此方法極適於高解析度螢幕，但實施起來需要可觀之 處理能力及記憶體。 在諸多高容量商業應用中，此係不合意的。舉例而言， 143963.doc 201032103 對於其中成本係一 性硬體（特定而言， 重要因素之消費者產品，期望在低複雜 係微控制器）中實施碰觸偵測處理。因 此 、、、在一微處理器或數位信號處理器之背景下正考量 之此種處理能力極其微小，但其對於—微控制器或具有記 憶體以及處理約束之其他低規格物項而言並非無關緊要。 【發明内容】 測節點陣列之一 ’該方法包括： 一最大信號值之 根據本發明，提供一種依據自包括一感 碰觸螢幕輸出之一資料集確定碰觸之方法 a)在所有未經指派之節點中識別具有 一節點，且若存在， b) 則將彼節點指派給一碰觸， c) 對係該經指派節點之一相鄰者之每—節點應用一邏 輯測試以確定是否亦應將彼節點指派給該碰觸及 d) 對每-新指派之節點之未經指派之相㈣重複應用 該邏輯測試直至科存在新指派之節點或^再存在未經指 派之節點，藉此將一節點群組指派給該碰觸以界定其區 域0 以此方式，確定了碰觸之區域，而不僅係其位置。一碰 觸之區域提供用於較高級處理之有用資訊。舉例而言，其 可用於更準確地計算每—碰觸之位置（亦即，χ、丫座標）， 而非僅假定碰觸位置係在最大信號值處。 此外，可藉由將該節點群組之信號值相加來量化一碰觸 之強度。 亦可使用此等因素中之__者或兩者在不同輸人類型之間 143963.doc -6 - 201032103 進行區分，亦即，區分正產生之一碰觸多強烈，一碰觸是 來自一手指之末端、一手指肚還是一拇指肚，該手指係來 自哪只手等等，其全部皆可用於（例如）跟蹤碰觸之運動且 . 可用於筆勢辨識。 . 該方法可進一步包括將步驟a)、b)、勻及幻重複多達所 需次數直至未識別具有一最大信號值之節點，因此所有碰 觸已經識別且已指派界定其區域之各別節點群組。 φ 藉此，該方法可識別存在於每一訊框之可用資料集中之 所有碰觸，而無論不存在碰觸，存在一個碰觸 '兩個碰觸 還是任何較高數目之碰觸。 該方法可進一步包括將步驟a)、b)、勹及幻重複多達— 固定數目之次數或直至未識別具有一最大信號值之節點， 隨後已識別多達該固定數目之碰觸且為其指派界定其區域 之各別節點群組。 其可有利於給正以此方式尋找之碰觸之數目定一個上限 ❹（例如’至1、2、3或4)。舉例而言，若用於筆勢偵測之較 高級處理或其他任務中之任一者皆不滿足多於（例如）4個同 時發生之碰觸，則重複本發明之方法超過第四個碰觸不存 在益處，此乃因此將係多餘之處理。此外，可藉由端視哪 • 一應用或—應用之哪一部分正運行於碰觸螢幕向其提供輸 入之器件上而改變該固定數目來靈活地改變資料收集模 式。即，某些應用將僅需要單個碰觸輸入，而其他應用將 預期多碰觸輸入（通常具有一固定最大數目之同時發生之 碰觸）。 143963.doc 201032103 很可能不言而喻，該方法易於進行程式化且可隨矩陣大 小按比例調整，倘若行業趨向於在矩陣中越來越高數目之 節點則其頗為重要。 或許’僅可在進-步閱讀下文之詳細闡述之後才變得清 晰之-更微妙點係本發明之方法自動滿^彼此接近之碰 · 觸’此乃因不必將每—節點指派給僅一個碰觸’其通常產 · 生不準確之結果且導致程式化之複雜性。相反，可在兩個 或更多個碰觸之間容易地共享一節點。此係多碰觸感測之 -關鍵優點，此乃因其自動滿足多碰觸處理中之較多挑戰 Φ 性要求中之一者，其係如何將一個大區域碰觸與靠近在一 起之兩個（或更多個）小區域碰觸區分開。特定而言，不需 要執行數值處理以識別兩個最大值之間的一最小值以將一 兩個碰觸情況與—個碰觸情況區分開。 邏輯測試可以各種形式實施。在較佳實施例中該方法 經實施以使得邏輯測試涉及測試直至現在尚未經指派之相 鄰節點是否具有低於正與其進行比較之經指派節點之信號 值之一信號值，且若是，則臨時決定欲將該直至現在尚未 經指派之相鄰節點指派給正處理、正經受邏輯測試之其他 可選部分之結果之碰觸。對「低於」之提及被理解為包含 「低於或等於」之等效選項。 該方法較佳經實施以使得邏輯測試另外涉及測試直至現 在尚未經指派之相鄰節點是否具有大於一飽和臨限值之— 信號值，且若是，則決定欲將該直至現在尚未經指派之相 鄰節點指派給正處理之碰觸。對「大於」之提及被理解為 143963.doc -8 - 201032103 包含「大於或等於」之等效選項。 s套較佳經實施以使得將該飽和臨限值設定為自碰觸 螢幕之飽和位準之一預校準量測確定之一位準。 * 該方法較佳經實施以使得針對每一碰觸將該飽和臨限值 - 6 又疋為顧及用於正處理之碰觸之最大信號值之一位準。 該方法較佳經實施以使得邏輯測試另外涉及測試直至現 在尚未經扣派之相鄰節點是否具有低於一偵測臨限值之一 Φ 信號值，且若是，則決定不欲將該直至現在尚未經指派之 相鄰節點指派給正處理之碰觸。對「低於」之提及被理解 為包含「低於或等於」之等效選項。 該方法較佳經實施以使得在步驟a)之前給具有低於一偵 測臨限值之信號值之所有節點加標籤以便用以將節點指派 給碰觸之後續處理將其忽略，藉此該等節點始終保持未經 指派。對「低於」之提及被理解為包含「低於或等於」之 等效選項。 ❹ 該方法較佳經實施以使得該碰觸螢幕係一電容性碰觸螢 暮。 本發明亦係關於一種2D觸敏位置感測器，其包括：一碰 觸面板，其具有分佈於其區域上以形成一感測節點陣列之 . 複數個感測節點或元件，該等感測節點中之每一者經組態 以收集指示一碰觸之一位置特定感測信號；一量測電路’ 其連接至該等感測元件且可重複運作以獲取一信號值集， 每一集由來自該等節點中之每一者之一信號值構成；及— 處理器，其經連接以接收該等信號值集且可運作以處理每 143963.doc -9- 201032103 一集以輸出提供關於每一碰觸之資訊之碰觸資料，該處理 器經組態以根據本發明之方法處理每一集。 在-較佳實施例中，處理藉由識別具有最高信號之節點 開始°此係開始節·點。然後，對8個直接相鄰節點（假定一 笛卡爾2D格栅）進行評定以確定其是否與開始節點「屬 於」同H若—直接相鄰節點上之信號小於或等於開 始節點上之信號，則將彼直接相鄰節點定義為與致動開始 節點之-者屬於同一碰觸。將此直接相鄰節點稱為已被指 派給與開始節點相同之碰觸。針㈣有直接相鄰節點重複 此過程。 然後’藉由將先前步驟中每一經指派之直接相鄰節點視 [新的開始節點，且測試是否應將與其直接相鄰之未經 指派之節點指派給同一碰觸來重複該過程。下文中將基 於初始開始節點之直接相鄰者之開始節點稱為二級開始節 點，且將初始開始節點稱為——級節點。 重複此遞迴過程—直到三級 '四級、五級等開始節點， 直至未識別新的開始節點。結果將係指派給一個碰觸之一 相連節點群組。 若該器件經組態以在一個樣本中滿足多個同時發生之碰 觸：可能性(如較佳的）’則選擇具有最高信號之未經指派 之即點作為—第二開始節點，且重複上述過程直至將應指 派給第二開始節點之所有節點指派給第二開始節點。 然後’可再次重複該過程以識別具有最高信號之未經指 派之節點，亦即，來自指派給先前處理之碰觸之所有節點 143963.doc 201032103 中之具有最高信號之節點。 最後’該過程將在已指派所有節點時終止。 藉由實體類比，可將一碰觸之範圍之確定認為係由一成 核過程在成核位置周圍執行，其中該等成核位置係開始節 點。 §玄方法較佳僅對具有高於一預定臨限值之一信號之彼等 節點執行。根據考量而忽略具有低於臨限值之信號之所有 φ 節點。此避免了接近於雜訊位準之信號之不必要處理。此 更易於在其中將具有低於臨限值之信號之節點設定至零或 用以指示其不有效之某一值之一預處理步驟中達成。在該 處理中，舉例而言，將所有低於臨限值之節點預指派為屬 於一零碰觸，因此其被「實際」碰觸之後續處理忽略。處 理低於臨限值之節點之一替代方式係在「實際」碰觸之遞 迴處理内，其中一節點永遠僅在其具有高於臨限之值一信 號值之情況下被指派給一碰觸。 & 對實際上已發現有用之基本方法之另—改良係修改用於 經指派節點之測試以將該等節點信號將往往具有一飽和位 準之事實考量在内。因此，若存在一大區域碰觸則許多 該等節點將具有在飽和位準周圍處之信號。在此等情況 下，基本方法過早終止，因此指示比本來之碰觸區域小之 -碰觸區域。換言之，基本方法隱含地假定—單峰式分 佈，而一大區域飽和碰觸將由在數個節點上上升及下降較 小量之飽和信號值之一平穩狀態表徵。 因此，該改.良包括在一相鄰節點具有一級開始節點之信 143963.doc .11 - 201032103 號位準之某一位準内（例如，在1〇%或等量舍入之離散值 内）之一信號位準之情況下自動指派該相鄰節點。將此一 衰p點指派給該碰觸，而無論彼節點是否滿足基本方法之測 试（亦即，無論其是否具有小於或等於開始節點上之信號 之彳°號）。實際上，正基於一級開始節點之信號設定一 動態臨限值。 達成相同效應之一替代方式係在一相鄰節點具有高於設 定為充分低以捕獲來自飽和感測器之大致所有信號讀數之 —飽和臨限值之一信號位準之情況下自動指派該相鄰節 點。可認為此係一靜態臨限設定途徑。 如藉由此改良使其成為可能之偵測極大區域碰觸之能力 頗為重要，此乃因一極大區域碰觸通常指示應忽略之輸 ^。舉例而言，若一使用者固持或握持併入有一碰觸感測 器之—器件，且該握持在該碰觸感測器區域之一實質部分 ,延伸(例如，一行動電話)，則能夠對此進行辨識且抑制 來自碰觸螢幕之信號之處理頗為重要。將此有用功能稱為 「握持抑制」。 本發明可以如將由熟習此項技術者瞭解之各種形式來實 舉例而言，對應用於將節點指派給碰觸之邏輯測 做出許多變化形式。 月匕 特定而言，應瞭解，倘若信號值係純量，則在大多數情 ::對「小於」或「大於」之提及在功能上等效於「小二 3於」或「大於或等於」。在信號值係整數純量之情況 143963.doc 201032103 了，在詳細實施方案中關於測試是「小於」還是「小於或 等於」之準確性可頗為重要，但原則上不存在任何差異。 在其中純量具有高解析度值（例如，感測節點輸出係類比 且透過一類比至數位轉換器來供應以用於數位處理）之其 他情況下，則實際上將不存在差異。 在以下詳細闡述中，將使用電容性感測實例，但熟習此 項技術者將理解，本發明之方法可適用於自本文中所述之 φ 種類之器件（例如，電阻式、全内反射、超聲波、表面聲 波及其他器件）之感測表面輸出原始資料集之任一 2D位置 感測技術。 【實施方式】 圖2係圖解闡釋根據本發明一實施例之提供一二維電容 性變換感測器配置之一觸敏矩陣之一電路圖。圖i中所示 之碰觸面板包括三個行電極及五個列電極，而圖2之碰觸 面板具有一 4x4陣列。應瞭解，可視需要來選擇行及列之 ❹ 數目，另一實例係十二個行及八個列或任一其他可行數目 之行及列。 藉由使適合大小及尺寸之電極延伸將感測節點陣列容納 . 於一基板（例如，一玻璃面板）中或其下方。該等感測電極 - 界定可在其内確定一物件（例如，一手指或鐵筆）至感測器 之位置之一感測區域。對於其中感測器上覆於一顯示器 (例如，一液晶顯示器（LCD))上之應用，基板可係一透明 塑膠材料且電極由使用習用技術沈積於基板上之氧化銦錫 (ITO)之一透明膜形成。因此，該感測器之感測區域係透 143963.doc 13 201032103 明的且可放置於—顯示螢幕上而不會使在該感測區域後顯 不之内各模糊。在其他實例中，該位置感測器可不意欲設 置於-顯不器上可不係透明的；在此等例項中，舉例而 言，可用一更經濟之材料（例如，一銅層壓印刷電路板 (PCB))來替換ιτο層。 關於基板上感測電極之圖案’存在可觀之設計自由度。 重要的係其將感測區域㈣為配置成若干列及若干行之一 感測單元陣列（格柵）。（應注意，術語「列」及「行」在此 處用以在兩個方向之間進行方便的區分且不應理解為暗指 垂直疋向《水平定向。）舉例而$，某些實例性電極 圖案揭示於US 2_/()246496 A1 [6]中，該案之内容全部 併入本文中。 ％此項技術之讀者應認識到，圖2中所圖解闡釋之减 測器係主動類型’㈣，基於量測兩個電極之間(而非一 單個感測電極與-系統接地之間）的電容性輕合。作為主 動電容性感測技術之基礎之原理閣述於us 6,452,514⑷ 中。、在-主動類型之感測器巾，一個電極(所謂的驅動電 極)被供應-振盪驅動信號。該驅動信號與該感測電極之 電令]·生耦口度係藉由量測由該振盪驅動信號傳送至該感測 電極之電荷量來麵。所傳送之電荷量（亦即，在該感測 電極處所、在歷之信號之強度）係該等電極之間的電容性_ 合之-量測。當不存在靠近於該等電極之任何指向物件 時’該感測電極上之所量測信號具有-背景值或靜態值。 然而，當一指向物件（例如 —使用者之手指）接近該等電 143963.doc 201032103 極（或更特定而言接近靠近於分離該等電極之區）時，該指 向物件充當一虛擬接地並吸收來自該驅動電極之驅動信號 (電荷）中之一些。此用於降低耦合至該感測電極之驅動信 - 號之分量之強度。因此’認為該感測電極上之所量測信號 之一衰減指示一指向物件之存在。 所圖解闡釋之mxn陣列係一 4X4陣列，其包括4條驅動線 (下文中稱為X線）及4條感測線（下文中稱為γ線）。其中在 ❹ 圖解闡釋中x線與Y線交叉處存在一感測節點205。實際 上，X線與γ線係在碰觸面板之由一電介質分離之不同層 上’以使得其係電容麵合（亦即’非歐姆接觸）。在每一節 點205處’ X線與γ線之她鄰部分之間形成一電容，此電容 在此項技術中通常稱為CE或Cx’實際上係一相合電容器。 一致動本體（例如，一手指或鐵筆）之存在具有引入分路電 谷之效應’然後該等分路電容由一等效接地電容器經由該 本體被接地至接地或大地。因此，該本趙之存在影響自輕 ® 合電容器之Y侧傳送之電荷量且因此提供偵測該本體之存 在之一方式。此乃因每一感測節點之X與γ「板」之間的 電容隨著由一碰觸所引起之接地電容增加而減小。在此項 • 技術中，此係眾所習知的。 • 在使用中，依次驅動X線中之每一者以自感測器陣列獲 取一全資料訊框。為此’一控制器118經由控制線103 i、 103.2、103.3及1〇3.4致動驅動電路1〇1.1、1〇12、1〇1.3、 101.4以依次驅動X線中之每一者。至該等驅動電路之一另外 控制線107提供一輸出啟用以使輸出浮動至相關χ線之χ板。 143963.doc •15- 201032103 對於每-x線’將電荷傳送至連接至該等丫線中之一各 別Y線之一各別電荷量測電容器CS 112」、112 2、3、 112.4。纟由控制器控制之開關之作用下，發生電荷自輕 合電容器205至電荷量測電容器Cs之傳送。為簡單起見， 既不圖解闡釋該等開關亦不圖解闡釋其控制^可在us 6,452,514 [4]及W〇-〇〇/44〇18 [5]中找到進—步細節。 電荷量測電容器Cs瓜卜此叫⑴叫以上所保 持之電荷可由控制器118經由各別連接線⑴」、m2、

116.3、116·4透過控制器118内部之一類比至數位轉換器 (未顯示）來量測。

關於此一矩陣電路之運作之更多細節揭示於US 6,452,514 [4]及 WO-00/44018 [5]中。 該控制器如上文所解釋而運作以根據鍵2〇5之電容之一 改變、透過在量測循環之一猝發期間在該等鍵之矩阵中之 一者上所引起之-電荷量之一改變來搞測該鍵上方一物件 之存在H -雜訊信號之存在可誘發至—碰觸感測 之鍵上之㈣且提供-錯誤_或阻止進行-_。 該控制器可運作以使用以上參照圖3八至33、4八至43、 5Α至5Β及6所述之演算法計算位置感測器上同時發生之碰 觸之數目並將離散鍵指派給該等同時發生之碰觸中之一 者。在一輸出連接上將指派給該等碰觸中之每一者之離散 . 鍵自該控制器輸出至—較高級系統組件。另一選擇係，主 機控制器將對指派給該等碰觸中之每—者之節點中之每一 者進行内插以獲得該碰觸之座標。用於對碰觸座標進行内 143963.doc .16- 201032103 插之數值途徑可係對來自被指派給每一碰觸之所有節點之 h號執行一質量中心計算，類似於Us 2006/0097991 [3]中 所揭示之方法。 ❹

該控制器可係一單個邏輯器件，例如，一微控制器。該 微控制器較佳可具有一推挽式CM〇s引腳結構及可製成為 充虽一電壓比較器之一輸入。最常見之微控制器埠能 夠達成此，此乃因其具有一相對固定之輸入臨限電壓以及 接近理想之MOSFET開關。必需功能可由一單個通用可程 式化微處理器、微控制器或其他積體晶片（例如，一現場 可程式化閘極陣列（FPGA)或專用積體晶片（ASIC))提供。 圖3A顯示來自一2D碰觸面板之可自圖2之處理器輸 出之資料之一典型曲線。圖2中所示之碰觸面板僅包括一 4χ4 娅觸面板。然而’應瞭解’此可延伸為-8x6碰觸面板(如 圖3A中所示）或任一其他大小。 圖3A中所不之曲線顯示設置於乂傳導線與y傳導線之交又 點處㈣導線與以導線之每—交叉點處）之離散鍵或節點 中之每-者處之信號位準。出於上文目的，χ傳導導線與y 傳導導線中之每一者處之交叉點將稱為節點。 圖3B將來自圖3八之信號資料顯示為一二維佈局。圖把 中之正方形中之每―者―之數字表示_導線或導線與Υ傳 導線或導線之每-交又點處（亦即，每一感測節點幻之_ 號值。另夕卜’每—節點區域之左上角中之圓圈指示在_ 中（亦即’具有一超臨限值信號值）的此碰觸之節點，其中 在此等實例中臨限值係12, 13在㈣中且12不㈣測中。 143963.doc -17- 201032103 亦給偵測中節點畫了陰影，纟中給高達某—信號值（其係 50)之鍵畫了傾斜影線，且其中給高於5〇之單個節點畫了 交叉影線。亦給具有最大信號值（其係57)之節點標示其座 標（其係（3,4))。在圖3B中，x傳導線及7傳導線分別由垂直 虛線及水平虛線指示。存在標示〇·5之六個χ電極及標示〇7 之八個y電極，該等電極之定向被顯示為朝向圖3β中之圖 式之左上方。 圖4Α及4Β顯示與圖3Α至3Β中所示之碰觸資料類似但具 有兩個同時發生之碰觸之碰觸資料。指示了信號值，且給 偵測中節點畫了陰影，如前所述。另外，延續在偵測中節 點之拐角中放置圓圈之慣例，藉此與一第一碰觸相關聯之 摘測中節點具有左上角中之圓圈（如前所述），且第二碰觸 之彼等偵測中節點具有放置於左下角中之圓圈。如可看 出，該等節點中之兩者-(3，2)及（3，3)處之節點被共享（亦 即，係兩個碰觸之部分）。亦給每一碰觸之具有最大信號 值之節點標示其座標。 圖5Α及圖5Β顯示具有3個同時發生之碰觸之實例性碰觸 資料。使用與先前所述相同之標示慣例。另外，由於延續 在偵測中節點之拐角中放置圓圈之慣例，因此第一、第二 及第三碰觸分別用左上角、左下角及右下角中之圓圈指 示。 圖6顯示根據本發明一實施例之用於將離散鍵或節點指 派給設置於一碰觸面板上之一個或多個碰觸之方法之一流 程圖。將結合圖3A至3B、4A至4B及5A至5B使用圖6中所 143963.doc -18- 201032103 示之流程圖以圖解„如何使用該等節點$之每 號值來識別該等節點中 。 觸。 丨—卽點被扣派給一個或多個碰 在圖6中之流程圖中夫嚭 „.β 未顯不之一預處理步财’將該等 二之每—者之信號與—臨限信號值進行比較。在以下 演算法中將不考量具有小於該臨限值之-信號值之任-節 點。此係本發明之巍方法。另_選㈣，

間實施與一臨限值之比較。在哕 、鼻去期 g衩在該替代方法中，在將節點指 》給一特定碰觸之前，將其與—臨限信號位準進行比較。 使用任—方法，若信號值小於臨限信號值，則將該節點指 1給一零碰觸。認為—「零碰觸」意指無碰觸，以使得在 决算法之任何後續步驟中將皆不考量該節點，此乃因其係 經指派的。 ' 出於以下闡述之目的，將假^，在應用該演算法之前將 信號與一臨限值進行比較。認為臨限值係13。因此，將圖 3Β中所不之節點信號中之每一者與臨限值η進行比較且給 大於或等於該臨限值之彼等信號畫上陰影。將具有小於該 限值之彳5號之其他所偵測之節點指派給一零碰觸。 在步驟602中，選擇未指派給一碰觸之具有最高信號之 知點。在圖3Β中’具有最高信號之節點設置於座標（3，4) 處。第一選定節點稱為一級節點或開始節點。 在步驟604中，將座標（3，4)處之選定節點之尚未指派 之直捿相鄰者中之每一者之信號與選定節點或一級節點之 ^號進行比較。在圖3Β中所示之實例中’存在8個直接相 143963.doc -19- 201032103 鄰節點。若直接相鄰節點之信號小於或等於選定節點（一 級節點）之信號，則將該直接相鄰節點指派給選定節點或 一級節點。將此理解為意指指派給另一節點之節點形成二 單個碰觸。在圖3A中所示之實例中，將座標（2, 3)、& 二及（3，3)處之節點皆指派給座標（3，4)處之選定或一級 節點。此等節點稱為二級節點。在上述預處理步驟中，已 將所有其他相鄰節點指派給一零碰觸。 在步驟606中，識別該等二級節點中之每—者之直接相 鄰者中之每-者之經指派狀態。該等二級節點中之每一者 現在皆係開始節點。若該等二級節點中之任一者不存在未 經指派之直接相鄰節點，則過程轉至步驟612。在圖3B中 所不之實例中，將該等二級節點之所有相鄰節點指派給一 級節點或—零碰觸。因&，對於圖3B中所示之實例，過程 轉至步驟612。然、而’純等二級節點中之任_者存在未 經指派之直接相鄰節點，料此等直接相鄰節點中之每一 其直接相鄰者之二級節點之信號值進行比 較。針對該等二級節點中之每—者重複此過程，直至不再 存j係該等二級節點中之每—者之直接相鄰者之未經指派 節點為止。右該等直接相鄰節點中之任—者具有小於或 等於一級卽點之信號之一信號，則將該節點指派給同一碰 觸此等即點％為二級節點。重複步驟刪及610中所示之 過程一直到四級、五級等開始節點，直至不存在滿足具有 J於或等於其直接相鄰者開始節點之信號值之—信號值之 要求之未經指派之節點為止。換言之，重複步驟608及㈣ 143963.doc 201032103 直至不再存在任何新的經指派之開始節點為止。 在步驟612中，針對具有大於或等於臨限值之—信號之 任何未則旨派之節點來對料節點進行搜索。 在步驟614中，選擇最高未經指派之節點且重複步驟604 至612中之過程。 在步驟616中’將資料以指派給每一碰觸之一個或多個 相連節點群組之形式輸I在圖3B中所示之實例中，存在

單個碰觸。因j；匕，以上所識別之節點形& 一單個碰觸， 其以指派給碰觸T1之一個相連節點群組之形式輸出，如表 1中所示。

一 (2，3)、(2，4)、（3，3) 表1

將結合圖6中所顯示之演算法使用圖4八至46，以顯示如 何將一碰觸面板上之節點指派給多個碰觸。 圖4B將來自圖4A之信號資料顯示為一二維佈局。圖4B 中之正方形中之每一者中之數字表示乂傳導線與乂傳導線之 每一交叉點處（亦即，每一感測節點處）之信號值。在圖4B 中’該等X傳導線及丫傳導線分別由垂直虛線及水平虛線指 示。存在標示0-5之六個X電極及標示〇_7之八個y電極，其 定向顯示為朝向圖4B中之圖式之左上方。 將預處理步驟應用至圖4A中所示之節點中之每一者。將 來自該等節點中之每一者之信號與一臨限值13進行比較。 143963.doc -21- 201032103 給具有大於或等於13之一信號值之節點畫上陰影。將所有 其他節點指派給一零碰觸。 針對具有最高信號值之節點對未經指派之節點之信號值 進行搜索。具有最高信號值之未經指派之節點係座標（2， 4)處之具有一信號值72之節點。此係此碰觸之一級節點或 開始即點。開始節點在座標（2，4)處之碰觸將稱為τ j。 將係一級節點T1之直接相鄰者之未經指派之節點中之每 一者之信號值與一級節點之信號值進行比較。 ㈠、（1，5)、（^)、（2 m、（3，4)及;3^)處 之節點皆具有小於或等於一級節點之信號值之信號值。因 此，將座標（1，4)、（1，5)、（2，3)、（2，5)、（3，3)、 (3，4)及（3，5)處之節點（稱為二級節點）指派給一級節點且 因此指派給碰觸T1。

在圖4B 現在針對該等二級節點中之每一者重複該過程 中，座標（2，3)及（3，3)處之二級節點係具有未經指派之 直接相鄰節點之僅有節·點。以座標(2, 3)處之節點為例， 將其未經指 >浪之直接相鄰節財之每一者之㈣值與座標 (2，3)處之二級節點之信號值進行比較。座標（2 , 3)處之 節點之未經指派之直接相鄰者係座標（2，2)及（3，2)處之 節點。然而’此等節點兩者之信號值皆大於座標（2，狀 :節點之信號值。因此’此等節點兩者皆不被指派給二級 節點（2，3)或碰觸T1。其他二級節點中之任一者皆不具有 尚未指派或具有小於或等於該等二級節點中之任一者之信 號值之信號之直接相鄰節點。因此，識別具有大於或等^ 143963.doc -22- 201032103 臨限信號值之一信號值之任何未經指派之節點。 將座標（3，2)處之節點識別為關於碰觸T2之一開始或一 級節點。針對關於碰觸Τ2之未經指派之節點重複上述過 程。使用上述過程將座標（1，2)、（2，1)、（2，， 3)、（3，1)及（3 ’ 3)處之節點皆指派給座標（3，2)處之一級 節點且因此將指派給碰觸Τ2 ^此等亦稱為二級節點。在圖 4Β中所示之碰觸面板上不存在其他未經指派之碰觸。下文 φ 表2概述指派給碰觸Τ1及Τ2中之每一者之節點。將表2中所 不之資料以指派給每一碰觸之兩個相連節點群組之形式輸 出。

(1 (3 £二3)、(2，5)、(3，2)、(3，3、、Π，4、 1) V，2)、(2，3)、~g~~ -- 表2

圖5B將來自圖5八之信號資料顯示為一二維佈局。圖沾 :之^方形中之每—者中之數字表^傳導線與y傳導線之 每一交又點處（亦即，感測節點處）之信號值。在圖5B中’ 該等X傳導線及y傳導線分別由垂直虛線及水平虛線指示。 存在標示0-5之六個χ電極及標示G_7之八個y電極，其定向 顯不為朝向圖5B中之圖式之左上角。 將預處理步驟應用至圖5A中所示之節點中之每一者。將 來自Μ %點中之每一者之信號與一臨限值13進行比較。 、。具=大於或等於13之—信號值之節點畫上陰影。將所有 其他郎點指派給—零碰觸。 143963.doc -23- 201032103 將上述過程應用至圖5B中所示之節點。下文表3概述指 派給三個碰觸ΤΙ、T2及T3之座標。 碰觸 節點座標 一級 二级 T1 (2, 6) (1，6)、（1，7)、（2，5)、（2，7)、（3，6) T2 (〇, 1) (0，0)〇，0)(1，1) T3 (4，1) (4，2X5，1)(5 ’ 2) 表3 來自表1、2或3之相連節點群組可由主機控制器丨丨8(圖2 中所示）在一輸出連接（圖2中未圖解闡釋）上輸出至另一組 件以供高級處理（例如，内插該等碰觸中之每一者之位 置）。另一選擇係，主機控制器118可進一步處理關於如上 所述之每一相連節點群組之資料以獲得關於每一者之座 標。隨後，在輸出上輸出每一碰觸之座標以供較高級處理 或使用。 發明人已證明上述過程在偵測一大區域碰觸（例如，一 手）之情況下過早終止。此通常將意指若干相鄰節點將具 有可在跳(例如）之範圍内變化之一信號值。舉例而言， 若二級節點之-直接相鄰節點之信號值大於該二級節點之 信號值’則即使直接相鄰節點具有在該二級或—級節點之 10%之範圍中之-信號值，該過程亦將終止。因此，若谓 測一大區域碰觸，則上述過 L 、 程了不比實際上存在於碰觸 面板上之碰觸區域小之一碰觸區域。 因此，上述過程可適於在_ 點之宜 在相鄰卽點具有在-級開始節 點之l唬位準之某一位準内 长或等量舍入之離 143963.doc 201032103 之-信號位準之情泥下自動指派該相鄰節點。無 細彼郎點是否毅基本方法之測試（亦即，無論其是否且 2於或等於開始節點上之信號之—信號），皆將此一節 點指派給該碰觸。

另-選擇係’為捕獲具有在—級或開始節點之1〇%之範 圍内之信號之節點，在任一相鄰節點具有高於一飽和臨限 值之一信號位準之情況下將該相鄰節點自動指派給一碰 觸。將該飽和臨限值収為充分低以捕獲來自飽和感測器 之大致所有k號。可認為此係一靜態臨限設定途徑。 可給使用上述過程尋找之碰觸之數目定上限^最大值 ⑴如限疋為1、2、3或4)。舉例而言，若用於筆勢痛測 之較高級處理或其他任務巾之任—者滿足多於（例如）3 個或4個同時發生之碰觸，則重複本發明之方法超過第四 個碰觸不存在益處，此乃因此將係多餘之處理。此外，可 藉由端視哪一應用或一應用之哪一部分正於碰觸螢幕向其 /、輸入之裝置上運行而改變該固定數目來靈活地改變資 料採集模式。即，某些應用將僅需要單個碰觸輸入，而其 他應用將預期多碰觸輸入（通常具有一固定最大數目之同 時發生之碰觸）。 應瞭解，形成上述實施例之基礎之碰觸感測器係一所謂 的主動或橫向電極、電容性感測器之一實例。然而，本發 明亦可應用於所謂的被動或單端電容性感測器陣列。被動 電谷性感測器件依賴於量測一感測電極至一系統參考電位 (大地）之電容。作為此技術之基礎之原理闡述於us i43963.doc -25· 201032103 5,730，165及US 6,466,036中，舉例而言’在離散（單個節 點）量測之背景中。 圖7以平面圖示意性地顯示根據本發明之一被動型感測 器實施例之一 2D觸敏電容性位置感測器3〇丨及隨附電路。 2D觸敏電容性位置感測器301可運作以確定物件之沿— 第一（X)方向及一第二（y)方向之位置，其定向顯示為朝向 圖式之左上角。感測器301包括其上配置有感測電極之 一基板302。感測電極303界定其内可確定一物件（例如， 一手指或鐵筆）至該感測器之位置之一感測區域。基板3〇2 可係一透明塑膠材料且該等電極由使用習用技術沈積於基 板302上之氧化銦錫（ITO)之一透明膜形成。因此，該感測 器之感測區域係透明的且可放置於一顯示螢幕上而不會使 在該感測區域後顯示之内容模糊。在其他實例中，該位置 感測器可不意欲設置於一顯示器上且可不係透明的；在此 等例項中，舉例而言，可用一更經濟之材料（例如，一銅 層壓印刷電路板（PCB))來替換ITO層。 該等感測電極在基板302上之圖案係如此以將該感測區 域分割為配置成若干列及若干行之一感測單元3〇4陣列（格 柵）。（應注意，術語「列」及「行」在此處用於在兩個 向之間進行方便的區分且不應理解為暗指一垂直定向或一 水平定向。）在此位置感測器中，存在與父方向對準之三個 感測單元行及與y方向對準之五個感測單元列（總共十五個 感測單元）。針對圖1中所示之定向，最頂感測單元列稱為 列Y1 ’向下之下一列稱為列Y2 ,且如此向下至列γ5。類 143963.doc -26- 201032103 似地，該等感測單元行自左至右稱為行幻至乂3。 每-感測單元包含一列感測電極3〇5及一行感測電極 3〇6。列感測電極3〇5及行感測電極1〇6配置於每一感測單 兀304内以彼此交錯（在此情形中，藉由彼此圍繞地成正方 形螺旋），但並非以電方式連接。由於該等列感測電極及 該等行感測電極係交錯的（纏繞在一起），因此毗鄰於一給 定感測單元之一物件可向兩種感測電極提供一顯著電容性 φ 耦合，而無論該物件在該感測單元中定位於何處。交錯之 特性標量可係大約或小於手指、鐵筆或其他致動物件之電 容性面積以提供最佳結果。感測單元3〇4之大小及形狀可 與欲偵測之物件之大小及形狀相當或更大（在可行限度 内）。 將同一列中所有感測單元之列感測電極3〇5電連接在一 起以形成五個單獨列感測電極列。類似地，將同一行中所 有感測單元之行感測電極3 0 6電連接在一起以形成三個單 φ 獨行感測電極行。 位置感測器301進一步包括一系列電容量測通道3〇7，其 耦合至該等列感測電極列及該等行感測電極行中之各別一 者。每一量測通道可運作以產生指示相關聯感測電極行或 感測電極列與一系統接地之間的一電容值之一信號。電容 量測通道307在圖1中顯示為兩個單獨的庫，其中一個庫耗 合至該等列感測電極列（標示Y1至Y5之量測通道）且一個庫 耦合至該等行感測電極行（標示XI至X3之量測通道）。然 而，應瞭解，實際上，所有量測通道電路將最可能提供於 143963.doc -27· 201032103 一可程式化或專用積體電路）中。此 八個單獨量測通道，但電容量測通道 一單個單元（例如， 外’雖然圖1中顯示 可替代地有適當多工之—單個電容量測通道提供（雖 _並非-較佳運作模式）。此外’可使用us 5 463 388 [2]中所述之種類之電路或_電路，錢助—單個振盈器 同時驅動所有列及行以便將—感測場疊層集傳送穿過上覆 基板。 將指示由量測通道307量測之電容值之信號提供至包括 處理電路之-處理器则。該位置感測器將被視為一系列 離散鍵或節點。每-離散鍵或節點之位置係作導線與y傳 導線之乂又點。該處理電路經組態以確定該等離散鍵或節 點中之哪一者具有指示與其相關聯之電容之一信號。一主 機控制器309經連接以接收自處理器3〇8輸出之信號，亦 :，來自該等離散鍵或節點中之每一者之指示一所施加電 容性負載之信號1後’經處理之資料由控制器3〇9在輸 出線3 10上輸出至其他系統組件。 【圖式簡單說明】 為更佳地理解本發明並顯示可如何實施本發明，現以實 例方式參考附圖，其中·· 圖1示意性地顯示用以識別—碰觸面板上之多個碰觸之 一先前技術方法； 圖2以平面圖示意性地顯示本發明之一第一實施例之一 2D觸敏電容性位置感測器及相關聯硬體； 圖3A至3B圖解闡釋來自與圖2中所示之碰觸面板類似之 143963.doc •28- 201032103 單個仏號碰觸之一實例性輸出資料 圖4A至4B圖解闡釋來自斑 興圖2中所不之碰觸面板類似之 一碰觸面板之具有兩個碰觸 ’（ 貫例性輸出資料集； 圖5A至5B圖解闡釋來自鱼. w听闲砰水目興圖2中所不之碰觸面板類似之 一碰觸面板之具有二個碰觸之一實例性輸出資料集； 圖6係顯示用於將卽點指派給赴鄰一碰觸面板之一個或

多個碰觸之方法之一流程圖；且 圖7以平面圖示意性地顯示本發明之一第二實施例之一 2D觸敏電容性位置感測器及相關聯硬體。

一碰觸面板之具有一 集； 【主要元件符號說明】 101.1 驅動電路 101.2 驅動電路 101.3 驅動電路 101.4 驅動電路 103.1 控制線 103.2 控制線 103.3 控制線 103.4 控制線 112.1 電荷量測電容器 112.2 電荷量測電容器 112.3 電荷量測電容器 112.4 電荷量測電容器 116.1 連接線 143963.doc -29- 201032103 116.2 連接線 116.3 連接線 116.4 連接線 118 控制器 205 感測節點/耦合電容器/鍵 301 2D觸敏電容性位置感測器 302 基板 303 感測電極 304 感測單元 305 列感測電極 306 行感測電極 307 電容量測通道 308 處理器 309 主機控制器 310 輸出線 143963.doc -30·

Claims (1)

1. 201032103 七 1. ❹ 、申請專利範圍： :種依據自包括一感測節點陣列之一碰觸螢幕輪出之一 資料集確定碰觸之方法，該方法包括： '在所有未經指派之節點中識別具有一最大信號值 之一節點’且，若存在， b)則將彼節點指派給一碰觸， :)對係該經指派節點之-相鄰者之每一節點應用一 邏輯測成以確定是否亦應將彼節點指派給該碰觸，及 d)對每-新指派之節點之未經指派之相鄰 用該邏輯賴直至不再存在新指派之節點或不再存在未 :指派之節點’藉此將一節點群組指派給該碰觸以界定 其區域。 2·如請求項1之方法，其.進一步包括： :如請求項!之方法重複多達所需次數直至未識別具 一，大信號值之節點，因此所有碰觸已經識別且已指 ❹ 派界定其區域之各別節點群組。 3.如請求項丨之方法，其進一步包括 將如請求項！之方法重複多達_固定數目之次數或直 古〜識巧具有—最大信號值之節點，隨後已識別多達該 -數目之碰觸_a_已為其指派界定其區域之各別節點群 4·如印求項1之方法’其中該邏輯測試涉及測試直至現在 尚未’ “曰派之相鄰節點是否具有低於正與其進行比較之 該經指派節點之4古號備之—户號括 乜就值之彳5唬值，且若是，則臨時決 143963.doc 201032103 定欲將該直$ ?目+ 在尚未經指派之相鄰節點指派給正處 =正經受該邏輯測試之其他可選部分之結果之該碰 5.如請求項4之太、土 5 ^ ^ ，其中該邏輯測試另外涉及測試該直 值之^經指派之相鄰節點是否具有大於—飽和臨限 产派二值’且若是，則決定欲將該直至現在尚未經 之相鄰節點指派給正處理之該碰觸。 6 ·如請求項5之太、、i ^ 觸螢幕之飽和位準之’、二和臨限值設定為自該碰 n ^ 早之—預杈準量測確定之一位準。 7. 如相求項5之方法，1 設定為顧及正處理/ 碰觸將該飽和臨限值 8. 如铁來β 處理之該碰觸之該最大信號值之一位準。 至^在^之方法’其中該邏輯測試另外涉及測試該直 主兄在》尚未会坐指：泛 值 、、4相鄰節點是否具有低於一债測臨限 9. 二…值’且若是，則決定不欲將該直至 ㈣曰派之相鄰節點指派給正處理之該碰觸。 如請求項1之方法， 觸 臨限值之H值之 a)之前給具有低於一谓測 給碰觸之點加標鐵以便用以將節點指派 Μ，.’、S將其忽略，藉此該等節點自始至終 持未經指派。 、、1示 10·::求項1之方法，其中該碰觸螢幕係-電容性碰觸螢 U. -種2D觸敏位置感測器，其包括： 點陣，其具有分佈於其區域上以形成—感測節 複數個感測元件，該等感測節點中之每一者經 143963.doc 201032103 組悲以收集指示一碰觸之一位置特定感測信號， 一置測電路，其連接至該等感測元件且可重複運作以 獲取一信號值集，每一集由來自該等節點中之每一者之 一信號值構成， —處理it ’其經連接轉收料㈣值集且可運作以 處理每-集以輸出提供關於每一碰觸之資訊之碰觸資 料，該處理器經組態以實施如請求項丨之方法。 φ 12.-種包括如請求训之①觸敏位置感測器之裝置。 ❹ 143963.doc