TWI397846B - 觸控面板之觸控偵測方法 - Google Patents

Description

觸控面板之觸控偵測方法

本發明係關於一種觸控面板之觸控偵測方法。

顯示面板及使用顯示面板之平面顯示裝置已漸漸成為各類顯示裝置之主流。例如家用的薄型電視、個人電腦及膝上型電腦之液晶監視器、行動電話及數位相機之顯示幕等，均為大量使用顯示面板之產品。隨著產品設計漸漸趨向於使用者導向，為考量使用者之操作便利性，具有觸控輸入功能之顯示面板已逐漸成為產業發展之重點。

以觸控技術而言，目前較廣為使用之觸控感應板技術包含電阻式、電容式及光感式。以電阻式的觸控感應板而言，其驅動原理係利用電壓降之方式來尋找接觸點之座標。觸控感應板係分為上下兩層，且在二維方向上係分別施加一電壓差。當使用者點擊觸控感應板上之接觸點時，即於此接觸點產生導通迴路。此一導通迴路即於系統中產生電壓降，使系統得以判斷接觸點之位置。然而此類觸控感應板並無法同時作多點輸入，且無法進行指紋辦識。此外，由於使用者需施加一定之壓力始能使接觸點產生導通迴路，因此此類觸控感應板易受最低作動力之限制。

電容式觸控感應板與光感式觸控感應板之驅動原理則與電阻式觸控感應板不同，且兩者均具有多點觸控之辨識能力。一 般而言，電容式與光感式之觸控感應板係於一畫格時段中掃描全部之觸控感應板上之全部感應單元以得到並記錄每一點感應單元之資料。接著以梯度(Gradient)影像處理方法計算出觸摸區域，以進一步判斷觸摸物體之數目及位置。然而此類處理方式速度較慢，且需消耗大量記憶空間，降低系統效能。

本發明之目的在於提供一種觸控面板之觸控偵測方法，可節省儲存記憶空間。

本發明之目的在於提供一種觸控面板之觸控偵測方法，可提升系統效能。

本發明之目的在於提供一種觸控面板之觸控偵測方法，可增加反應速度。

本發明觸控面板之觸控偵測方法包含下列步驟。首先提供一感應矩陣，感應矩陣內包含有複數感應單元。當感應單元遭到觸摸時，感應單元所對應之感應元件即會偵測產生訊號變異，進而得知感應單元所處之位置具有不同於其他位置之訊號。接著偵測每一感應單元輸出之感測資料並據以將感應單元定義為觸控點或非觸控點，並將部分之觸控點判斷為至少一觸控點群組。在同一觸控點群組中，每一觸控點至少與其他觸控點在行或列的方向上的投影相鄰。由於同一感應時段中，感應矩陣中可存在多個不同之觸控點群組，故具有多點觸控辨識之功能。

在定義出觸控點群組後，即擷取同一觸控點群組中分別於 行列方向上之極大位置及極小位置。換言之，即表示取得觸控點群組之所有觸控點在行列方向所到達之最遠及最近位置。最後則根據行列方向上之極大位置及極小位置決定觸控中心位置。

本發明係提供一種觸控面板之觸控偵測方法。在較佳實施例中，本發明之觸控偵測方法係應用於光感式觸控面板上；然而在不同實施例中，本發明之觸控偵測方法亦可應用於電容式觸控面板、電感式觸控面板或其他可使用多點觸控偵測之觸控面板上。

圖1所示為觸控面板之示意圖。如圖1所示，觸控面板上包含有複數感應單元101。以較佳實施例而言，感應單元101係為觸控面板上畫分之單位區域範圍。感應矩陣101較佳係以矩陣方式排列以形成為感應矩陣110，而感應矩陣110中包含有相互平行之複數感應序列130。每一感應序列130中包含有直線分佈之複數感應單元101。如以16x16之感應矩陣110為例，則表示感應矩陣110中具有16條平行之感應序列130，而每一感應序列130中分佈有16個感應單元101。換言之，此一感應矩陣101中共有256個感應單元101。

圖2所示為觸控偵測方法的實施例流程圖。步驟1310包含提供一感應矩陣110，其包含複數感應單元101。感應矩陣110之設置已於上段中例示說明，在此不再贅述。當感應單元101遭到觸摸時，感應單元101所對應之感應元件即會偵測產生訊 號變異，進而得知感應單元101所處之位置具有不同於其他位置之訊號。以光感式觸控面板為例，當某一感應單元101遭到觸摸時，面板上設置之光感應元件即可藉由紅外線或其他光線之接收訊號改變計算出遭觸摸之感應單元101位置上所具有的變異訊號。

步驟1330包含偵測每一感應單元101輸出之感測資料並據以將感應單元101定義為觸控點或非觸控點。如前所述，每一感應單元101均會藉由感應元件之偵測而產生感測資料，例如由接收光線轉換而成之電子訊號或電荷改變產生之電子訊號。在較佳實施例中，本步驟係於每一畫格時段中依序掃描感應矩陣110中之各感應序列130，並掃描各感應序列130中之感應單元101，以取得每一感應單元101中之感測資料。接下來以每一感應單元101之感測資料與預設之臨界值進行比較，以決定感應單元101為遭觸摸之觸控點，或為未遭觸摸之非觸控點。在較佳實施例中，此一比較程序即時於感測資料取得後進行，而非等到取得感應矩陣110中全部感應單元101之感測資料後始進行，以節省儲存空間。此外，在比較的過程中，較佳係以感測資料大於臨界值之感應單元101判斷為觸控點。

步驟1350包含以至少部分觸控點組成為觸控點群組。如圖3所示，深色之感應單元101表示為觸控點210，而白色之感應單元101表示為非觸控點230。虛線部分圍成之部分屬於同一觸控點群組250；在同一觸控點群組250中，每一觸控點210至少與其他觸控點210在行或列的方向上的投影相鄰。在較佳實施例中，每一觸控點210至少有一邊與同一觸控點群組250 中之其他觸控點相鄰；然而在不同實施例中，如圖4所示，當一觸控點211之四邊均無直接相鄰之其他觸控點210時，則第一觸控點211在次一列上之投影與其他觸控點210相鄰時，則仍判斷屬於同一觸控點群組250。由於同一感應時段中，感應矩陣110中可存在多個不同之觸控點群組250，故具有多點觸控辨識之功能。

步驟1370包含擷取同一觸控點群組250中分別於行列方向上之極大位置及極小位置。換言之，即表示取得觸控點群組250之所有觸控點210在行列方向所到達之最遠及最近位置。以圖3所示之實施例而言，感應矩陣110在列方向上之排列為由左至右自第0行起始至第15行為止；而在行方向上之排列為由上至下自第0列起始至第15列為止。觸控點群組250在列方向上最左側之極小位置為第2行，而最右側之極大位置為第6行。觸點群組250在行方向上最上側之極小位置為第3列，而最下側之極大位置為第7列。

步驟1390包含根據行列方向上之極大位置及極小位置決定觸控中心位置。以圖3所示之實施例而言，觸控點群組250在列方向上之極小位置及極大位置分別為第2行及第6行，故可取其平均值得到觸控中心位置255在列方向上之位置為第4行。觸控點群組250在行方向上之極小位置及極大位置分別為第3列及第7列，故可取其平均值得到觸控中心位置255在列方向上之位置為第5列。根據上述計算結果，可得到觸控中心位置255為(4, 5)。然而在不同實施例中，於計算取得觸控中心位置255時亦可採取不同之計算方式，例如加權計算等，以 得到符合設計需求之結果。

以另一角度觀之，上述之觸控中心位置決定步驟1390係將觸控點群組250中位於行列方向上最遠及最近位置之觸控點設為第一參考點271、第二參考點272、第三參考點273及第四參考點274。此外，並定義出包含所有觸控點群組250範圍之觸控區域270，而第一參考點271、第二參考點272、第三參考點273及第四參考點274分別鄰接設置於觸控區域270之邊緣。如圖3所示，觸控區域270係為矩形，因此藉由第一參考點271、第二參考點272、第三參考點273及第四參考點274計算觸控中心位置255之過程即等同於計算矩形觸控區域270之形狀中心位置。根據第一參考點271及第二參考點272之位置即可計算出觸控中心位置255之列方向第一座標值，而根據第三參考點273及第四參考點274之位置即可計算出觸控中心位置255之行方向第二座標值。

系統可於前一感測時段與次一感測時段間間隔一輸出時段。感測時段係表示偵測感應矩陣110中全部感應單元101所需之時間；次一感測時段則表示前一感測時段之偵測結束後再次進行感應矩陣110中全部感應單元101偵測之時間。當得到觸控中心位置後，系統即可於前後感測時段間之輸出時間根據所得到之觸控中心位置輸出一觸控中心位置訊號至後端進行處理。

圖5所示為另一實施例之流程圖。在此實施例中，前述之極大及極小位置擷取步驟1370可分為下列步驟。步驟1610包含記錄並比較各感應序列130中首次測得觸控點210之位置， 以決定列方向上觸控點群組250之行座標極大及極小位置。換言之，本步驟係藉由記錄各感應序列130中同一觸控點群組250中最先掃描到及最後掃描到之觸控點210；再將具有同一觸控點群組250中觸控點210之各感應序列130加以比較，以得到各感應序列130中最外側之行座標位置。以圖3所示之實施例為例，在同一觸控點群組250中，第4列中最先掃描到之觸控點210之行座標為3，而最末掃描到之觸控點210之行座標為6；在第5列中最先掃描到之觸控點210之行座標為2，而最末掃描到之觸控點210之行座標為7。將第4列、第5列及其他未一一列出之列資料比較，即可決定同一觸控點群組250中列方向上之極大位置在行座標為7之處，而極小位置在行座標為2之處。在取得觸控點群組250列方向上之極大及極小位置後，即可進一步得到觸控中心位置之列方向上位置。

在圖5所示之實施例中，步驟1630則包含擷取同一觸控點群組250中首次測得觸控點210之感應序列，以決定此觸控點群組250在行方向上列座標之極小位置。步驟1650包含擷取在觸控點群組250後首次測得未包含同一觸控點群組250中觸控點210之感應序列，以決定行方向上觸控點群組250列座標之極大位置。以圖3所示之實施例觀之，首次測得觸控點群組250中觸控點210之感應序列130為第3列，因此可決定觸控點群組250在行方向上列座標之極小位置為3。在起始感測到觸控點群組250後，首次測得未包含觸控點群組250中觸控點210之感應序列為第8列，故可決定觸控點群組250在行方向上列座標之極大位置為第8列之前一列，亦即第7列。在取得 觸控點群組250行方向上之極大及極小位置後，即可進一步得到觸控中心位置之行方向上位置。

在較佳實施例中，如圖6a所示，為記錄各感應序列130之資料，可使用第一記憶群組710及第二記憶群組720。第一記憶群組710具有複數個第一記憶單元711分別對應於各感應序列130之每一感應單元101。以圖6a為例，每一列之感應序列130均具有16個感應單元101，因此第一記憶群組710亦具有16個第一記憶單元711。第一個第一記憶單元711分別對應於各列感應序列130中的第一個感應單元101，第二個第一記憶單元711分別對應於各列感應序列130中的第二個感應單元101，依此類推。

當掃描至第3列時，系統偵測到第5個(亦即行座標為4)感應單元101為觸控點210，即於第一記憶群組710中的第5個第一記憶單元711記錄此點為觸控點210。接著於掃描第4列時，如圖6b所示，系統偵測到第4、5、6個(亦即行座標為3、4、5)感應單元101為觸控點210，即於第一記憶群組710中的第4、5、6個第一記憶單元711記錄此點為觸控點210，並將原來第5個第一記憶單元711之觸控點記錄210覆寫。依此方式順序覆寫第5、6、7列之掃描結果，如圖6c所示，即可得到第一記憶群組710中之第2至第7個第一記憶單元711具有觸控點210記錄。

於記錄觸控點210後，接著需判斷該第一記憶單元中有觸控點記錄且彼此相鄰者為同一觸控點群組。以圖6c所示之實施例而言，由於第2至第7個第一記憶單元711彼此相鄰，故 可判斷此6個第一記憶單元711記錄之觸控點210屬同一觸控點群組250。若此時第一記憶群組710中其他不相鄰之第一記憶單元711亦具有觸控點210資料，例如第10個第一記憶單元711，則判定其屬於另一觸控點群組250，而非同一觸控點250。藉由此一判斷，即可執行多點觸控之辨識工作。

在圖6c所示之實施例中，當掃描至第8列時，即已無同一觸控點群組250中之觸控點210資料。此時可決定此一觸控點群組250已偵測完畢，不會再加入新的觸控點210。如圖6c所示，由於第一記憶群組710中同一觸控點群組250最兩側之觸控點210資料存在於第3及第7個第一記憶單元711，故可決定觸控點群組250在列方向上之極小及極大位置。此外，當一觸控點群組250偵測完畢，且其列方向上之極小及極大位置決定後，即可清除或重置第一記憶群組710中相應第一記憶單元711中之資料，以便於記錄另一觸控點群組之資料，達成多點觸控辨識之目的。

第二記憶群組720中具有複數個第二記憶單元721分別對應於各感應序列130之每一感應單元101。以圖6a為例，每一列之感應序列130均具有16個感應單元101，因此第二記憶群組720亦具有16個第二記憶單元721。第一個第二記憶單元721分別對應於各列感應序列130中的第一個感應單元101，第二個第二記憶單元721分別對應於各列感應序列130中的第二個感應單元101，依此類推。

當掃描至第3列時，系統偵測到第5個(亦即行座標為4)感應單元101為觸控點210，即於第二記憶群組720中的第5 個第二記憶單元721記錄此點之起始感應序列值為3(第3列)。接著於掃描第4列時，如圖6b所示，系統偵測到第4、5、6個(亦即行座標為3、4、5)感應單元101為觸控點210，即於即於第二記憶群組720中的第4及6個第二記憶單元721記錄此二點之起始感應序列值為4(第4列)，並保留原來第5個第二記憶單元721之記錄值。依此方式順序記錄第5、6、7列之掃描結果，如圖6c所示，即可得到第二記憶群組720中之第2至第7個第二記憶單元721分別之記錄值。

在圖6c所示之實施例中，當掃描至第8列時，即已無同一觸控點群組250中之觸控點210資料。此時可決定此一觸控點群組250已偵測完畢，不會再加入新的觸控點210。此時系統即擷取第8列作為終止感應序列值。根據起始感應序列值3及終止感應序列值8，即可決定觸控點群組250於行方向上之極小位置為3而極大位置為7，其中極大位置7係以終止感應序列值8減1(前1列)而得到。此外，當一觸控點群組250偵測完畢，且其行方向上之極小及極大位置決定後，即可清除或重置第二記憶群組720中相應第二記憶單元721中之資料，以便於記錄另一觸控點群組之資料，達成多點觸控辨識之目的。

圖7為本發明之另一實施例流程圖。如圖7所示，前述之感應單元定義步驟1330包含下列步驟。步驟1810包含於第一畫格時段中，測量每一感應單元210輸出之感測資料。一般而言，系統較佳係以60Hz之頻率掃描感應矩陣110，故每一段畫格時段即為掃描感應矩陣110中全部感應序列130之時間。步驟1830包含根據感測資料取得第一臨界值。在較佳實施例 中，本步驟係將全部感應單元210之感測資料加以平均以取得第一臨界值。然而在不同實施例中，亦可先將各感應序列，例如第一序列及第二序列，之感測資料加以平均，以求得各感應序列之參考資料，例如第一參考資料及第二參考資料；再將各感應序列之參考資料加以平均，以求得第一臨界值。藉由此一計算方式，可節省儲存資料所需之記憶空間，以提升系統效率。除上述之運算方式外，亦可以加權計算或其他演算法取得第一臨界值。

步驟1850包含於次於第一畫格時段之第二畫格時段中，測量每一感應單元101之感測資料。換言之，第二畫格時段係為系統於第一畫格時段後再次掃描感應矩陣110之時段。步驟1870包含比較第二畫格時段中取得之感測資料與第一臨界值，並根據比較結果判定對應之感應單元101為觸控點210或非觸控點230。在較佳實施例中，為節省計算時間並提升系統效率，此一比較步驟係於得到感應單元101之感測資料後即時進行，而非等到得到第二畫格時段中全部之感測資料後始進行。此外，於取得第二畫格時段之全部感測資料後，即可重覆執行步驟1810及步驟1830，以求得第二畫格時段產生之第二臨界值，作為後續第三畫格時段中判斷觸控點210之標準。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

101‧‧‧感應單元

110‧‧‧感應矩陣

130‧‧‧感應序列

210、211‧‧‧觸控點

230‧‧‧非觸控點

250‧‧‧觸控點群組

255‧‧‧觸控中心位置

270‧‧‧觸控區域

271‧‧‧第一參考點

272‧‧‧第二參考點

273‧‧‧第三參考點

274‧‧‧第四參考點

710‧‧‧第一記憶群組

711‧‧‧第一記憶單元

720‧‧‧第二記憶群組

721‧‧‧第二記憶單元

圖1為本發明觸控面板之實施例示意圖；圖2為本發明觸控偵測方法之實施例流程圖；圖3為觸控面板上形成觸控點群組之實施例示意圖；圖4為觸控面板遭觸控之另一實施例示意圖；圖5為觸控偵測方法之另一實施例流程圖；圖6a為使用第一記憶群組之實施例示意圖；圖6b為圖6a所示之實施例掃描至次列之示意圖；圖6c為圖6a所示之實施例掃描至觸控點群組下方之示意圖；圖7為觸控偵測方法之另一實施例流程圖。

Claims (13)

1. 一種觸控面板之觸控偵測方法，包含下列步驟：提供一感應矩陣，其包含複數感應單元；偵測每一該感應單元所輸出之一感測資料；於一第一畫格時段中，測量每一該感應單元所輸出之一感測資料，並根據該等感測資料取得一第一臨界值以將該感應單元定義為一觸控點或一非觸控點；以至少部分該觸控點組成為一觸控點群組；其中該觸控點群組中每一該觸控點至少與該觸控點群組中之其他該觸控點之一在該感應矩陣之行或列方向上之投影相鄰；擷取該觸控點群組中分別於該感應矩陣行列方向上之極大位置及極小位置；以及根據該等極大位置及該等極小位置決定一觸控中心位置。
2. 如請求項1所述之觸控偵測方法，其中該觸控點定義步驟包含：將該感應矩陣分為具有複數該感應單元且相互平行之複數感應序列；以及依序掃描每一該感應序列中每一該感應單元所輸出之一感測資料並根據該感測資料判斷該感應單元是否為一該觸控點或一該非觸控點。
3. 如請求項2所述之觸控偵測方法，其中該極大位置及極小位置撷取步驟包含：記錄並比較各該感應序列中所首次及最末測得該觸控點之位置以及最後測得該觸控點之位置以決定列方向上該觸控點群組之行座標極大及極小位置； 擷取首次測得該觸控點之該感應序列以決定行方向上該觸控點群組列座標之極小位置；及擷取在該觸控點群組後首次測得未包含該觸控點群組中該觸控點之該感應序列，以決定行方向上該觸控點群組列座標之極大位置。
4. 如請求項2所述之觸控偵測方法，其中該極大位置及極小位置撷取步驟包含：於一第一記憶群組中之複數第一記憶單元中依各該感應序列順序覆寫該觸控點之列方向上位置；其中每一第一記憶單元係對應於各該感應序列中每一感應單元；判斷該第一記憶單元中有觸控點記錄且彼此相鄰者為同一觸控點群組；根據相鄰之該第一記憶單元之記錄決定列方向上該觸控點群組之極大及極小位置。
5. 如請求項4所述之觸控偵測方法，其中該極大位置及極小位置撷取步驟包含：於一第二記憶群組中之複數第二記憶單元中記錄該觸控點群組中各行第一次出現該觸控點之一起始感應序列值；於掃描到不具該觸控點群組中該觸控點之感應序列時，擷取一終止感應序列值；根據該起始感應序列值及該終止感應序列值決定行方向上該觸控點群組之極大及極小位置。
6. 如請求項1所述之觸控偵測方法，其中該觸控中心位置決定步驟另包含下列步驟： 根據該觸控點群組中分別於該感應矩陣行列方向上之極大位置及極小位置定義一觸控區域，其中該觸控點群組中至少四該等觸控點係鄰接於該觸控區域之邊緣，該觸控區域具有至少四個設置於該觸控區域邊緣之參考點，該等參考點係對應於該觸控群組中鄰接於該觸控區域之該等觸控點，該觸控區域係實質上覆蓋該觸控點群組。
7. 如請求項6所述之觸控偵測方法，其中該等參考點係由至少一第一參考點、一第二參考點、一第三參考點以及一第四參考點所組成，該觸控中心位置決定步驟包含：根據該第一參考點及該第二參考點之位置取得一列中心座標值；根據該第三參考點及該第四參考點之位置取得一行中心座標值；以及根據該列中心座標值及該行中心座標值決定該觸控中心位置。
8. 如請求項1所述之觸控偵測方法，其中該感應單元定義步驟包含：於次於該第一畫格時段之一第二畫格時段中，測量每一該感應單元所輸出之一感測資料；以及比較該感測資料與該第一臨界值，並根據比較結果判定該感應單元是否為一該觸控點或一該非觸控點。
9. 如請求項8所述之觸控偵測方法，進一步包含根據該第二畫格時段中取得之感測資料產生一第二臨界值。
10. 如請求項8所述之觸控偵測方法，其中該感應矩陣包含至少一第一序列及一第二序列，該第一序列及該第二序列分別包含複數該等感應單元；該第一臨界值取得步驟包含： 測量該第一序列之該等感應單元所輸出之該等感測資料；依據該第一序列所輸出之該等感測資料取得一第一參考資料；測量該第二序列之該等感應單元所輸出之該等感測資料；依據該第二序列所輸出之該等感測資料取得一第二參考資料；以及根據該第一參考資料及該第二參考資料取得該第一臨界值。
11. 如請求項1所述之觸控偵測方法，其中該第一臨界值係為該等感測資料之平均值。
12. 如請求項1所述之觸控偵測方法包含：定義一感測時段及一輸出時段；以及於該輸出時段中根據該觸控中心位置輸出一觸控中心位置訊號。
13. 一種觸控偵測方法，包含下列步驟：提供一感應矩陣，包含複數感應序列，其中每一該感應序列包含複數感應單元；根據每一該感應單元所輸出之一感測資料將該感應單元定義為一觸控點或一非觸控點；以至少部分該觸控點組成為一觸控點群組；其中該觸控點群組中之每一該觸控點至少與該觸控點群組中之其他該觸控點之一在該感應矩陣之行列方向上相鄰；偵測包含最多該等觸控點之該感應序列中所包含該等觸控點並取得該感應序列中首次測得該觸控點之位置以及最後測得該觸控點之位置；取得首次測得該觸控點之該感應序列以及僅包含該等非觸控點之 該感應序列之位置；定義一觸控區域，其中該觸控點群組中至少四該等觸控點係鄰接於該觸控區域之邊緣，該觸控區域具有至少四個設置於該觸控區域邊緣之參考點；根據該等參考點之位置決定一觸控中心位置。