TWI412983B - 在電容式觸控面板上進行多點觸控的偵測方法 - Google Patents

Description

在電容式觸控面板上進行多點觸控的偵測方法

本發明係揭露一種在電容式觸控面板上進行多點觸控的偵測方法，尤指一種以自容(Self Capacitance)偵測與互容(Mutual Capacitance)偵測互相配合以在電容式觸控面板上進行多點觸控的偵測方法。

一般用於觸控裝置的電容式觸控面板，主要係以玻璃基板組成，並在玻璃基板上鍍有一組水平佈置之感應線與一組垂直佈置之感應線，其中該組水平感應線與該組垂直感應線之間會在該玻璃基板上形成複數個交錯點。當觸控裝置的使用者以手指靠近觸控面板時，會在其所接觸的交錯點上(亦可稱為一接觸點)改變水平感應線與垂直感應線之間的電容值；觸控裝置可另外設置電容感應驅動器(Charge Sensing Driver)來感測上述水平感應線與垂直感應線之間的電容變化，以確定是否被使用者之手指所觸摸，並根據使用者觸摸的運動方式來決定使用者欲觸發的指令。

先前技術中係有自容(Self Capacitance)偵測與互容(Mutual Capacitance)偵測兩種使用於電容式觸控面板的偵測技術，用來確認使用者以手指在電容式觸控面板上所觸發的接觸點(Touch Point)。請參閱第1圖，其為用來說明在一電容式觸控面板100上實施互容偵測技術的部分示意圖。其中標示為X1、X2、X3、X4、X5的垂直線係代表電容式觸控面板100上的部分垂直感應線，標示為Y1、Y2、Y3、Y4、Y5的水平線係代表電容式觸控面板100上的部分水平感應線，手指之圖標係代表電容式觸控面板100上使用者實際觸碰之所在，而位於水平感應線與垂直感應線上部分交點之複數個實點P1、P2、P3係代表以互容偵測技術在電容式觸控面板100上所偵測到的接觸點。如第1圖所示，當互容偵測技術實施於第1圖所示之電容式觸控面板時，係先對水平感應線Y1-Y5依序發送一重置訊號，以依序將對應之水平感應線拉升至一預定電位，並依序在垂直感應線X1-X5上感應電容變化，以在電容式觸控面板100上偵測到準確的接觸點。舉例來說，當對水平感應線Y2發送重置訊號時，水平感應線Y2上會充滿電荷，此時垂直感應線X1-X5會輪流被偵測，並在垂直感應線X2與X4感應到電容因使用者之接觸而發生變化的情形，因此電容式觸控面板100便可判定位於水平感應線Y2與垂直感應線X2、X4上的兩個交點上之電容變化而決定了接觸點P1、P2。同理，當對水平感應線Y4發送重置訊號時，電容式觸控面板100亦僅會偵測到位於水平感應線Y4與垂直感應線X4的一個交點上的電容變化而決定了接觸點P3。因此，互容偵測技術可用來實現精確的接觸點偵測，亦即所謂的真實多點觸控(True Multi-touch)技術；然而，由於需要對水平感應線Y1-Y5及垂直感應線X1-X5以循序掃描方式個別進行電位重置與偵測，使得電容式觸控面板100在偵測多點觸控的接觸點時相當的耗費時間，因此互容偵測技術並不適用於大尺寸而包含有大量垂直/水平感應線的電容式觸控面板。

與互容偵測技術不同，自容偵測技術係以較為快速的方式執行接觸點的偵測，而使得電容式觸控面板100較能滿足使用者在即時觸控上的需求。請參閱第2圖，其為用來說明在電容式觸控面板100上實施自容偵測技術的部分示意圖，其中第2圖的標示係沿用第1圖，故不再多加贅述。如第2圖所示，當自容偵測技術實施於第1圖所示之電容式觸控面板時，係先對水平感應線Y1-Y5同時發送複數個重置訊號，以將所有水平感應線拉升至一第一預定電位，此時並同時在垂直感應線X1-X5上進行對垂直感應線X1-X5在電容變化上的感應，以找出垂直感應線X1-X5中出現電容變化的垂直感應線；接下來，所有水平感應線的電位會被降至零，並另行對垂直感應線X1-X5同時發送複數個重置訊號，以將所有垂直感應線拉升至一第二預定電位，並同時在水平感應線Y1-Y5上進行電容變化的感應；如此一來，電容式觸控面板100將會得知被觸發了哪些垂直感應線與哪些水平感應線。以與第1圖相同的實際接觸點分佈舉例，首先水平感應線Y1-Y5被拉升至該第一預定電位後，電容式觸控面板100會偵測到垂直感應線X2、X4上的電容變化；接著當水平感應線Y1-Y5的電位被下拉至零，且垂直感應線X1-X5會被拉升至該第二預定電位後，電容式觸控面板100會偵測到水平感應線Y2、Y4上的電容變化。綜合以上垂直感應線X2、X4及水平感應線Y2、Y4上電容發生變化的結果，電容式觸控面板100會判定位於水平感應線Y2、Y4及垂直感應線X2、X4上的複數個交點即為所求之接觸點P1、P2、P3、P4。然而，實質上使用者僅觸發了接觸點P1、P2、P3，而未接觸實施自容偵測技術時所偵測出來的接觸點P4；此係因自容偵測技術實質上是以同時偵測所有垂直感應線或同時偵測所有水平感應線的方式來判定被使用者觸發的接觸點，並據此達到比互容偵測技術更高的偵測速度，但也因此犧牲了部分的精確度，而產生如第2圖所示接觸點P4的誤判。換言之，由於自容偵測技術並沒有如實施互容偵測技術時一般對電容式觸控面板100上的每一個感應線交點進行實際上的偵測而產生誤判，因此亦無法滿足真實多點觸控的需求。

本發明係揭露一種在電容式觸控面板上進行多點觸控的偵測方法。該方法包含重置一電容式觸控面板之複數條第一感應線至一第一電位；當重置該複數條第一感應線至該第一電位時，偵測與該複數條第一感應線交錯之複數條第二感應線的電容變化；重置該複數條第二感應線至一第二電位；當重置該複數條第二感應線至該第二電位時，偵測該複數條第一感應線的電容變化；根據偵測該複數條第一感應線的電容變化及該複數條第二感應線的電容變化的結果產生複數個候選接觸點；及依序重置涵蓋該複數個候選接觸點之複數條第一感應線，並於重置每一條涵蓋該複數個候選接觸點之複數條第一感應線時，偵測該複數條第二感應線的電容變化，以由該複數個候選接觸點中找出複數個實際接觸點。

為了解決先前技術中應用自容偵測技術或互容偵測技術於電容式觸控面板時所產生偵測速度過慢或是偵測結果產生誤判等問題，本發明係揭露一種在電容式觸控面板上進行多點觸控的偵測方法。該方法係同時利用了自容偵測技術與互容偵測技術，並成功的同時克服兩者之缺點，以使得應用本發明之多點觸控偵測方法的電容式觸控面板得以同時具備自容偵測技術與互容偵測技術在偵測速度上與偵測結果之準確性上的優點。

在本發明所揭露的方法中，在使用者之手指觸碰電容式觸控面板時，首先在一第一階段中會使用自容偵測技術在電容式觸控面板上找出至少一個可能的候選接觸點(Candidate touch point)，再於一第二階段中使用互容偵測技術對該些候選接觸點逐一以互容偵測技術進行電容變化偵測，以準確的找出電容式觸控面板上所有的實際接觸點。

請參閱第3圖，其為本發明所揭露在電容式觸控面板上進行多點觸控之偵測方法的流程圖。如第3圖所示，本發明係包含步驟如下：步驟302：重置一電容式觸控面板之複數條第一感應線至一第一電位；步驟304：當重置該複數條第一感應線至該第一電位時，偵測與該複數條第一感應線交錯之複數條第二感應線的電容變化；步驟306：重置該電容式觸控面板之複數條第二感應線至一第二電位；步驟308：當重置該第二感應線至該第二電位時，偵測與該第二感應線交錯之複數條第一感應線的電容變化；步驟310：根據偵測該複數條第一感應線的電容變化及該複數條第二感應線之電容變化的結果產生複數個候選接觸點；步驟312：重置涵蓋該複數個候選接觸點之一第一感應線，並依序偵測該複數條第二感應線的電容變化，以找出該第一感應線上是否存在有接觸點；步驟314：確認是否已將涵蓋該複數個候選接觸點之所有第一感應線在該複數條第二感應線上對應的電容變化偵測完畢；當已將涵蓋該複數個候選接觸點之所有第一感應線在該複數條第二感應線上對應的電容變化偵測完畢時，執行步驟316，否則執行步驟312；及步驟316：根據依序對涵蓋該複數個候選接觸點之複數條第一感應線在該複數條第二感應線上對應偵測到的電容變化結果，由該複數個候選接觸點中找出複數個實際接觸點。

其中步驟302至步驟310係為上述本發明之第一階段，亦即使用自容偵測技術於電容式觸控面板100；而步驟312至316即為上述本發明之第二階段，亦即使用互容偵測技術於電容式觸控面板100。接下來的相關解說將會以第2圖的圖示作為基礎。

在本發明所揭露之方法的第一階段，首先在步驟302中將電容式觸控面板100所包含之所有水平感應線Y1-Y5的電位以重置方式拉升至一第一電位，並在步驟304中同時對電容式觸控面板100包含之所有垂直感應線X1-X5進行電容變化偵測，以決定垂直感應線X1-X5中有哪幾條垂直感應線被使用者所觸發。接著在步驟306中將電容式觸控面板100所包含之所有垂直感應線X1-X5的電位以重置方式拉升至一第二電位，並在步驟308中同時對電容式觸控面板100包含之所有水平感應線Y1-Y5進行電容變化偵測，以決定水平感應線Y1-Y5中有哪幾條水平感應線被使用者所觸發。在步驟310中會將步驟304與步驟308所偵測到產生電容變化的所有水平感應線與垂直感應線之間的所有交點決定為複數個候選接觸點。以第2圖所示意使用者所觸發之接觸點來說，將步驟302至310執行完畢後所決定的候選接觸點即為P1、P2、P3、及P4。

在本發明所揭露之方法的第二階段中，互容偵測技術所偵測的感應線範圍會被侷限在交錯於第一階段中所偵測到的複數個候選接觸點的複數條垂直感應線與水平感應線，而非如先前技術中針對電容式感應面板100上的所有感應線進行地毯式的偵測，因此相較於先前技術可減少處理的資料量、節省下大量的處理時間、並利用互容偵測技術可準確找出接觸點的特性。在步驟312中，先行對水平感應線Y1-Y5中有涵蓋到候選接觸點的其中一條水平感應線，依序偵測所有與其交錯之垂直感應線上的電容變化。藉由步驟312與314所形成的遞迴，可將水平感應線Y1-Y5中涵蓋到候選接觸點的所有水平感應線在與其交錯之垂直感應線上的對應電容變化全部偵測完畢，並可根據步驟312、314中所得到的所有電容變化，由步驟310所決定的複數個候選接觸點中剔除掉被誤判的候選接觸點，而留下實際被使用者所觸發的接觸點。舉例來說，假設如第2圖所示，在執行本發明之方法的第一階段後所得到的複數個候選接觸點為P1、P2、P3、P4，則在步驟312中會在水平感應線Y1-Y5中僅僅針對與候選接觸點P1、P2、P3、P4有關的水平感應線Y2、Y4做對應之電容變化偵測，而免去另行處理水平感應線Y1、Y3、Y5的處理時間。當步驟312將水平感應線Y2進行重置以拉升其電位後，會將垂直感應線X1-X5逐一進行電容偵測以找出發生電容變化的接觸點；由第2圖所示使用者的接觸情況可知，在垂直感應線X2與X4上都會發生電容變化。當步驟312將水平感應線Y4進行重置以拉升其電位後，並對垂直感應線X1-X5逐一進行電容偵測以找出發生電容變化的接觸點時，只能夠感應到垂直感應線X4上的電容變化，而無法感應到垂直感應線X2上的電容變化，此係因候選接觸點P4實質上並未被使用者所觸發。綜合步驟312與314所偵測到的電容變化結果後，電容式觸控面板100便可直接判定僅有(Y2,X2)、(Y2,X4)、及(Y4,X4)三處交錯點產生有實質的電容變化，而未於(Y4,X2)之交錯點上感應到實質的電容變化；亦即候選接觸點P4在此被剔除於候選接觸點之中，且剩下的候選接觸點P1、P2、P3最後會被決定為接觸點。

觀察以上敘述可知，本發明所揭露之偵測方法在第一階段使用自容偵測技術的目的除了利用自容偵測技術的高處理速度外，亦為了將第二階段的資料處理量大幅降低，以使得需要較多處理時間的互容偵測技術可以藉此減免大量不必要的處理時間，且仍可在此利用互容偵測技術在偵測接觸點的準確性。簡言之，本發明所揭露之方法結合了自容偵測技術的高處理速度，並以剔除不必要之處理資料量的方式來大幅縮短互容偵測技術的處理時間，同時保有自容偵測技術可準確偵測接觸點的特性，以藉此實現快速的真實多點觸控技術。除此以外，由於在第二階段前已剔除了大量的處理資料量，因此第3圖所示之方法即使是應用在大尺寸的觸控面板，仍然可以快速並準確的鎖定使用者在電容式觸控面板100上所觸發的接觸點。

除此以外，儘管步驟312-316中的舉例是以將水平感應線Y1-Y5中涵蓋到複數個候選接觸點的部份來先行進行電位重置，並由垂直感應線X1-X5逐一偵測來得到電容變化的結果，然而在本發明之一實施例中亦可先行將垂直感應線X1-X5中涵蓋到複數個候選接觸點的部份來先行進行電位重置，再由水平感應線Y1-Y5逐一偵測來得到電容變化的結果，以決定實際的接觸點。在步驟302至308中，雖然是以先同時重置水平感應線Y1-Y5再同時重置垂直感應線X1-X5的方式來進行第一階段的電容變化偵測，然而在本發明之另一實施例中，亦可先同時重置垂直感應線X1-X5再接著同時重置水平感應線Y5以進行第一階段的電容變化偵測。

在本發明之第二階段中，除了可排除因為實施自容偵測方式而被誤判的候選接觸點以外，亦可根據其他條件來排除候選接觸點，以進一步提高電容式觸控面板在偵測接觸點時的準確度。舉例來說，當使用者的手指接觸到電容式觸控面板時，手掌的一部分有可能會同樣的接觸到電容式觸控面板並觸發大量的接觸點，而造成電容式觸控面板在判定上的錯誤。在本發明之一實施例中，為了排除掉使用者手掌與電容式觸控面板接觸的部份也一併被判斷為手指所觸發之接觸點的情形，係在第3圖步驟310結束以後，將彼此互相相鄰的候選接觸點規劃成複數個候選觸發區域，並根據該些候選觸發區域所涵蓋之候選接觸點數目多寡等與手掌直接相關的特徵來排除掉手掌與電容式觸控面板接觸所產生的候選接觸點，其中每一候選觸發區域所涵蓋之所有候選接觸點之間係具有連通區域(Connected Region)的相連通關係。請參閱第4圖，其為當使用者以手掌與手指觸碰電容式觸控面板100時在電容式觸控面板100之部份區域上產生複數個候選接觸點區域的示意圖，其中第4圖在電容式觸控面板100上的接觸點亦以第1圖與第2圖的表現方式為基礎，並假設已執行完第3圖所示之步驟302-310。除此以外，為了方便進行說明，第4圖所示水平感應線Y1-Y9及垂直感應線X1-X13亦僅涵蓋電容式觸控面板100之一部分。如第4圖所示，當使用者以手指與手掌同時觸碰電容式觸控面板100時，手指與電容式觸控面板100接觸的部份形成了涵蓋相對較少候選接觸點之候選接觸點區域R2與R3，且手掌與電容式觸控面板100接觸的部份形成了涵蓋相對較多候選接觸點的候選接觸點區域R1，其中候選接觸點區域R1、R2、R3各自在電容式觸控面板100上涵蓋有十六個、九個、及十二個候選接觸點。在執行步驟316時，可設定一預定數目為十四個候選接觸點，並將涵蓋之候選接觸點數目超過或相等於該預定數目的候選接觸點區域排除於最後決定的接觸點之外；如此一來，便可以排除掉第4圖中候選接觸點區域R1所涵蓋的十六個候選接觸點，而將手掌接觸於電容式觸控面板100的情形排除，防止不必要的誤判。

除此以外，當在步驟302-316中以電容變化判定各候選接觸點時，據以產生各候選接觸點之電容變化量亦可設定為需高於一預定電容變化量，以將按壓較輕或非使用者手指所導致的候選接觸點加以排除，以防止接觸點的誤判；其中該預定電容變化量的大小係可根據電容式觸控面板本身尺寸大小或是元件分布密度等製程上的規格來決定。

本發明係揭露一種用於電容式觸控面板的多點觸控偵測方法。該方法係藉由自容偵測技術的高處理速度先行剔除掉不需要感應的交錯點以節省不必要的資料量，再藉由互容偵測技術將實施自容偵測技術所產生的候選接觸點進行精準的偵測，以快速的實施真實多點觸控，並同時解決一般電容式觸控面板實施時自容偵測技術時偵測不夠準確且實施互容偵測技術時處理速度過慢的問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

電容式觸控面板　100

X1-X13．．．垂直感應線

Y1-Y9．．．水平感應線

P1、P2、P3、P4．．．候選接觸點

R1、R2、R3．．．候選接觸點區域

302-316．．．步驟

第1圖為用來說明在一電容式觸控面板上實施互容偵測技術的部分示意圖。

第2圖為用來說明在電容式觸控面板上實施自容偵測技術的部分示意圖。

第3圖為本發明所揭露在電容式觸控面板上進行多點觸控之偵測方法的流程圖。

第4圖為當使用者以手掌與手指觸碰電容式觸控面板時在電容式觸控面板之部份區域上產生複數個候選接觸點區域的示意圖。

302-316．．．步驟

Claims (6)

1. 一種在電容式觸控面板上進行多點觸控的偵測方法，包含：重置一電容式觸控面板之複數條第一感應線至一第一電位；當重置該複數條第一感應線至該第一電位時，偵測與該複數條第一感應線交錯之複數條第二感應線的電容變化；重置該複數條第二感應線至一第二電位；當重置該複數條第二感應線至該第二電位時，偵測該複數條第一感應線的電容變化；根據偵測該複數條第一感應線的電容變化及該複數條第二感應線的電容變化的結果產生複數個候選接觸點(Candidate Touch Point)；及依序重置涵蓋該複數個候選接觸點之複數條第一感應線，並於重置每一條涵蓋該複數個候選接觸點之複數條第一感應線時，偵測該複數條第二感應線的電容變化，以由該複數個候選接觸點中找出複數個實際接觸點。
2. 如請求項1所述之方法，其係先偵測該複數條第一感應線的電容變化，再偵測該複數條第二感應線的電容變化。
3. 如請求項1所述之方法，其係先偵測該複數條第二感應線的電容變化，再偵測該複數條第一感應線的電容變化。
4. 如請求項1所述之方法，另包含判斷該複數個實際接觸點中每一組相鄰之實際接觸點的數目是否大於一預定數目，若該組相鄰之實際接觸點的數目大於該預定數目，則由該複數個實際接觸點剔除該組相鄰之實際接觸點。
5. 如請求項1所述之方法，另包含判斷該複數個實際接觸點中每一組相鄰之實際接觸點的數目是否大於一預定數目，若該組相鄰之實際接觸點的數目大於或等於該預定數目，則由該複數個實際接觸點剔除該組相鄰之實際接觸點。
6. 如請求項1所述之方法，其中該複數個候選接觸點所對應之電容變化係高於一預定電容變化量。