TWI419035B - 電容式觸控面板多點偵測方法 - Google Patents

Description

電容式觸控面板多點偵測方法

本發明係關於一種電容式觸控面板，特別是關於一種電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法。

西元2007年，蘋果公司推出電容式觸控手機iPhone，其創下了手機市場在74天就銷售一百萬台的記錄。這個紀錄，由西元2009年蘋果公司所推出iPhone 3GS版打破，其創下3天就銷售一百萬台的紀錄。這說明了觸控面板技術，已充分展現了其在商業上的成功。

iPhone所採用的電容式觸控面板，係為投射電容式觸控面板(Projective Capacitive Touch Panel,PCT)，其採用單層多個X軸電極與單層多個Y軸電極交叉排列的電極結構，並運用X軸與Y軸的掃描來偵測物件的觸碰。因此，其可達到多點觸碰的技術要求。

這樣的多點觸碰功能，已充分受到消費者的青睞。而技術上相對成熟的表面電容式觸控面板(Surface Capacitive Touch Panel,SCT)，目前僅能達到單點觸碰的功能。因此，在多點觸碰的應用產品上，表面電容式觸控面板就很難切入了。而表面電容式觸控面板的結構與製程因素影響，其成本結構相對比投射電容式觸控面板為低，因此，若其能達到多點觸碰偵測的功能，其仍有相當大的競爭優勢。

表面電容式觸控面板，其基本結構如第1圖所示者。觸控面板1由四個角落電極N1,N2,N3,N4供應不同電壓，以形成均勻分布於面板表面的電場。在靜態時，電場將由提供給電極串12,14,16,18的電壓而均勻分布，並依序形成X軸向與Y軸向均勻分布的電場，而上層電極層與下層電極層(未畫出)構成穩定的靜態電容。由於電極層採用高阻抗設計，因此，其耗電量相當低。當有物件觸碰至觸碰面板的觸碰點T1而產生電容效應時，將引發觸控面板產生電流。依供應電壓所形成的X軸均勻電場與Y軸均勻電場，將經由連接器20將四個角落所產生的電流量相比較，即可計算出觸碰點T1的X軸、Y軸座標。對於有多點所產生的觸碰，目前的技術上，表面電容式觸控面板仍會視其為單一點的觸碰。

因此，目前在表面電容式觸控面板上並無法實現多點觸碰偵測。

鑒於以上習知技術的問題，本發明提供一種電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法，包含以下步驟：於一第一時間依據一第一偵測電流決定一第一物件之一第一觸碰座標；於一第二時間依據一第二偵測電流決定一第二物件之一第二觸碰座標；依據該第二時間與該第一時間之時間差計算由該第一觸碰座標移動至該第二觸碰座標之一第一移動速度；及當該第一移動速度大於一預設值，則判斷為一跳躍狀態，以該第二觸碰座標做為該第一觸碰座標與一第三觸碰座標之一中點而決定一第三物件之該第三觸碰座標，判斷該第一觸碰座標、該第三觸碰座標為第一、第二真實觸碰座標。

本發明尚提供一種電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法，包含以下步驟：於一第一時間依據一第一偵測電流決定一第一物件之一第一觸碰座標；於一第二時間依據一第二偵測電流決定一第二物件之一第二觸碰座標；若該第一觸碰座標與該第二觸碰座標為不連續產生之座標，則判斷為一多點觸碰狀態；及以該第二觸碰座標做為該第一觸碰座標與一第三觸碰座標之一中點而決定一第三物件之該第三觸碰座標，判斷該第一觸碰座標、該第三觸碰座標為第一、第二真實觸碰座標。

本發明另提供一種電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法，包含以下步驟：依據複數個觸碰點之進入順序決定複數個真實觸碰點；依據一最後觸碰點確定該些真實觸碰點；及依據該最後觸碰點之一移動軌跡決定一觸碰手勢。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

請參考第2A、2B圖，其為本發明之電容式觸控面板多點觸碰偵測多點觸碰點計算之一例示意圖。第2A、2B圖分別為觸控面板1偵測到觸碰點P1(X1,Y1)與P2(X2,Y2)的示意圖。其中，當觸碰點由P1(X1,Y1)移動到P2(X2,Y2)時，其距離為D1，其移動速度為V1。當移動速度V1超過預設的速度，也就是，觸控面板所偵測到的觸碰點為跳躍性地由P2移動到P1，可能有兩種情形：I.一支手指觸碰觸控面板，隨即第二支手指觸碰觸控面板，因此，產生跳躍性的觸碰，其中，第二次所偵測到的觸碰點，應為第一次的觸碰點與第二次的觸碰點的中點；II.一支手指觸碰觸控面板，另一支手指隨即觸碰觸控面板同時第一支手指離開觸控面板。

雖然同樣是兩個跳躍點，不過第一種情形與第二種情形所產生的結果卻不一樣。如果是同一個人的手指的操作，第一種情形所會發生的跳躍距離D1會約略為第二種情形的一半；反過來說，第二種情形所發生的跳躍距離會約略為第一種情形的兩倍。於是，加上跳躍距離的判斷，將可排除第二種情形。

對於表面電容式觸控面板來說，若無特殊的可偵測多點之設計，其僅可偵測到一點的觸碰。因此，對於觸控面板來講，無論是何種跳躍，觸控面板本身並不會偵測到”真的多點”。而針對觸碰點跳躍這件事，僅能以事後的方法來判定其是否為多點觸碰的情形。

接著，請參考第2C圖，其為運用第2A、2B圖的結果來推算第二觸碰點的方法。在排除上述單點跳躍的情形下，第二觸碰點P2(X2,Y2)若被視為第二支手指的觸碰，則第二觸碰點P2將為兩支手指的觸碰共同結果，也就是第一支手指觸碰於P1(X1,Y1)與第二支手指觸碰於P3(X3,Y3)的共同觸碰結果。因此，P2(X2,Y2)的偵測結果，就是P1(X1,Y1)與P3(X3,Y3)的中點。於是，透過P1(X1,Y1)與中點P2(X2,Y2)可輕易推導出P3(X3,Y3)的座標。此種推導的基本原則，在第三點加入、第四點加入上，均相同。

前述的第二種單指跳躍的情形，請參考第3A~3B圖，其為本發明之電容式觸控面板多點觸碰偵測防止誤判機制示意圖。第3A圖與第2A圖相同，為第一支手指觸碰到觸控面板1的第一觸碰點P1(X1,Y1)時，觸碰面板偵測到的觸碰點。第3B圖則為觸碰面板偵測到的第二觸碰點P2(X2,Y2)，而其與第一觸碰點P1的距離為D2。比較第2B圖與第3B圖可發現，第3B圖的距離D2遠比第2B圖的距離D1大，此處D2=2*D1。可以推論造成由P1(X1,Y1)移動至P2(X2,Y2)的速度於第3B圖中為第2B圖的兩倍。於是，藉由預設距離D的限制，若跳躍距離超過預設距離D時，可判定為單指跳躍的情形，而非兩指接續觸碰的情形。

此外，接續觸碰的兩指，與接續觸碰的三指、四指、五指等的觸碰點，請參考第4A~4D圖，本發明之電容式觸控面板多點觸碰偵測多點觸碰點計算之又一例示意圖。第4A圖為接續第2B圖者，亦即，於第二觸碰點P2(X2,Y2)後，觸控面板1又偵測到第三觸碰點P4(X4,Y4)。對觸控面板1來說，第一觸碰點P1(X1,Y1)、第二觸碰點P2(X2,Y2)與第四觸碰點P4(X4,Y4)為真實的觸碰點，而第三觸碰點P3(X3,Y3)則為計算出來的觸碰點。反過來，對使用者來說，第一觸碰點P1(X1,Y1)與第三觸碰點P3(X3,Y3)才是真實的觸碰點。這點的差距，可藉由反推的過程加以還原。而觸控面板1所偵測到的第四觸碰點P4(X4,Y4)，對手指來說，並非真實的觸碰點，而應為第4B圖的第五觸碰點P5(X5,Y5)。

同樣地，第四觸碰點P4(X4,Y4)與第二觸碰點P2(X2,Y2)的距離為D3，其與真實的第五觸碰點P5(X5,Y5)的距離D3相同。因此，可藉由第二觸碰點P2(X2,Y2)與作為中點的第四觸碰點P4(X4,Y4)反推計算獲得第五觸碰點P5(X5,Y5)的座標。

接著，第4C、4D圖則說明了第四支手指的觸碰所造成的觸碰點轉移。第4C圖中，觸控面板1偵測到第三個觸碰點，也就是第六觸碰點P6(X6,Y6)。同樣地，對觸控面板1來說，第六觸碰點P6(X6,Y6)、第一觸碰點P1(X1,Y1)、第二觸碰點P2(X2,Y2)與第四觸碰點P4(X4,Y4)為真實的觸碰點，而第三觸碰點P3(X3,Y3)、第五觸碰點P5(X5,Y5)則為計算出來的觸碰點。反過來，對使用者來說，第一觸碰點P1(X1,Y1)、第三觸碰點P3(X3,Y3)與第五觸碰點P5(X5,Y5)才是真實的觸碰點。這點的差距，同樣藉由反推的過程加以還原。而觸控面板1所偵測到的第六觸碰點P6(X6,Y6)，對手指來說，並非真實的觸碰點，而應為第4D圖的第七觸碰點P7(X7,Y7)。

同樣地，第六觸碰點P6(X6,Y6)與第四觸碰點P4(X4,Y4)的距離為D4，其與真實的第七觸碰點P7(X7,Y7)的距離D4相同。因此，可藉由第四觸碰點P4(X4,Y4)與作為中點的第六觸碰點P6(X6,Y6)反推計算獲得第七觸碰點P7(X7,Y7)的座標。

若再增加一個觸碰點，其作法相同，以下不再贅述。

以上的多點觸碰偵測，係於多支手指依序觸碰的狀況下而可依序判斷進入的觸碰點。如此，即可達到多點觸碰判斷的目的。反過來，如果多指依序進入後，某個手指離開時，亦可依據此法據以判斷。也就是，由五指變四指，四指變三指，三指變兩指，兩指變單指，則可以反推法來計算出哪個手指離開。

舉例來說，若前一時間的觸碰偵測的判斷結果為四支手指的觸碰，亦即，第六觸碰點P6(X6,Y6)，如第4C圖，而下一時間的觸碰偵測為回到第4A圖的第四觸碰點P4(X4,Y4)，則可反推為第四支手指離開。同樣地，若為三支手指變為兩支手指的情形，則為第4A圖之第四觸碰點P4(X4,Y4)跳躍至第2B圖之第二觸碰點P2(X2,Y2)的情形。

若為其他點的離開，則為跳躍式的跳至剩餘點的重心位置，同樣可具以計算出離開的手指。

接下來，將依照流程圖的方式來說明本發明的流程，以下的流程實施例，將以二指、三指、四指作為範例來說明，多指的判斷原則，基本上是相同的。

首先請參考第5圖，本發明之電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法流程圖之一例，包含以下的步驟：

步驟102：依據觸碰點之進入順序決定真實觸碰點。亦即，如前所述者，依據觸碰點的進入順序，先確認第一物件的第一觸碰點，再依據第二觸碰點計算真實觸碰的第二物件，再依據第三觸碰點計算真實觸碰的第三物件，依此類推。

步驟104：依據最後觸碰點確定各個真實觸碰點。停止跳躍式的移動的觸碰點，即為最後的觸碰點，可據以確認所有的真實觸碰點。

步驟106：依據最後觸碰點之移動軌跡決定觸碰手勢。最後觸碰點的移動軌跡，即為所有真實觸碰點的共同移動軌跡，可據以作為觸碰手勢的判斷依據。

其中，步驟102決定真實觸碰點的步驟，係為觸控面板依據不同時間點所偵測的電流來計算出觸碰點，再依據各個觸碰點依據前述的中點反推法來計算出真實觸碰點。以下，再分別介紹真實觸碰點的決定流程。

請參考第6圖，其為本發明之電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法流程圖之又一例，包含以下步驟：

步驟112：於一第一時間依據一第一偵測電流決定一第一物件之一第一觸碰座標。

步驟114：於一第二時間依據一第二偵測電流決定一第二物件之一第二觸碰座標。

步驟116：依據該第二時間與該第一時間之時間差計算由該第二觸碰座標移動至該第一觸碰座標之一第一移動速度。

步驟118：當該第一移動速度大於一預設值，以該第二觸碰座標做為該第一觸碰座標與一第三觸碰座標之一中點而決定一第三物件之該第三觸碰座標。此預設值的判定係以一般手指滑動的最大速度決定之，或者，以偵測到不連續的觸碰點，亦即，偵測到跳躍式的觸碰決定之。

步驟120：當該第一觸碰座標與該第三觸碰座標之距離大於一預設距離值時，判斷該第二時間為一單點觸碰狀態。此步驟可防止此不連續的觸碰為單指跳躍的情形，而非多指連續觸碰。

步驟122：當該第一觸碰座標為初次觸碰且該第一觸碰座標與該第三觸碰座標之距離小於一預設距離值時，判斷該第二時間為一多點觸碰狀態。

當步驟122確定了多點觸碰狀態後，若還有跳躍式觸碰點的發生，即可回到步驟118繼續決定第三點、第四點的真實觸碰座標。步驟為：依據所偵測之電流所對應之接續觸碰座標，若判斷為該跳躍狀態，依據該接續觸碰座標決定一個以上之第三真實觸碰座標。

其中，若真實觸碰為兩點觸碰、三點觸碰、四點觸碰或五點觸碰，則可決定觸碰手勢，步驟如下：依序偵測並計算觸碰座標；當物件之移動速度小於預設值，計算移動軌跡；及依據移動軌跡以決定兩點觸碰手勢、三點觸碰手勢、四點觸碰手勢或五點觸碰手勢。

接著，請參考第7圖，其為本發明之電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法流程圖之再一例，包含以下步驟：

步驟132：偵測並決定第一觸碰座標。

步驟134：偵測並決定第二觸碰座標。

步驟136：計算移動速度。

步驟138：移動速度大於預設值則進行步驟140；若移動速度小於預設值，則進行步驟156。

步驟140：移動距離小於預設值，則進行步驟142；若移動距離大於預設值則進行步驟156。

步驟156：判斷為單點觸碰，進行單點觸控偵測。

步驟142：判斷為多點觸碰並計算真實觸碰點座標。

步驟144：偵測並決定第三觸碰座標。

步驟146：移動速度小於預設值，則為連續的移動，可進行步驟146；若移動速度大於預設值，則為不連續的跳躍移動，進入步驟150。

步驟148：計算移動軌跡以決定手勢。

步驟150：觸碰座標為已決定之觸碰點或減少觸碰點數之重心座標，則進入步驟152；反之，則判斷為多點觸碰的狀態改變，回到步驟142判斷詹時觸碰點。

步驟152：判斷觸碰點離開。

步驟154：剩餘觸碰點為多點時，回到步驟142；反之，則為單點觸碰狀態，回到步驟156。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．電容式觸控面板

12、14、16、18．．．電極串

20．．．連接器

D1．．．距離

D2．．．距離

D3．．．距離

N1~N4‧‧‧角落電極

P1~P7‧‧‧觸碰座標

T1‧‧‧觸碰點

第1圖：習知技術之電容式觸控面板觸碰偵測示意圖；

第2A~2C圖：本發明之電容式觸控面板多點觸碰偵測多點觸碰點計算之一例示意圖；

第3A~3B圖：本發明之電容式觸控面板多點觸碰偵測防止誤判機制示意圖；

第4A~4D圖：本發明之電容式觸控面板多點觸碰偵測多點觸碰點計算之又一例示意圖；

第5圖：本發明之電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法流程圖之一例；

第6圖：本發明之電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法流程圖之又一例；及

第7圖：本發明之電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法流程圖之再一例。

Claims (20)

1. 一種電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法，包含以下步驟：於一第一時間依據一第一偵測電流決定一第一物件之一第一觸碰座標；於一第二時間依據一第二偵測電流決定一第二物件之一第二觸碰座標；依據該第二時間與該第一時間之時間差計算由該第一觸碰座標移動至該第二觸碰座標之一第一移動速度；及當該第一移動速度大於一預設值，則判斷為一跳躍狀態，以該第二觸碰座標做為該第一觸碰座標與一第三觸碰座標之一中點而決定一第三物件之該第三觸碰座標，判斷該第一觸碰座標、該第三觸碰座標為第一、第二真實觸碰座標。
2. 如請求項1所述之方法，更包含以下步驟：當該第一觸碰座標與該第二觸碰座標之距離大於一預設距離值時，判斷該第二時間為一單點觸碰狀態。
3. 如請求項1所述之方法，更包含以下步驟：當該第一觸碰座標為初次觸碰且該第一觸碰座標與該第三觸碰座標之距離小於一預設距離值時，判斷該第二時間為一多點觸碰狀態。
4. 如請求項3所述之方法，更包含以下步驟：依序偵測並計算至少一第四物件之至少一第四觸碰座標；當該些第四物件之移動速度小於該預設值，計算一移動軌跡；及依據該移動軌跡以決定一兩點觸碰手勢。
5. 如請求項3所述之方法，更包含以下步驟：依據所偵測之電流所對應之複數個接續觸碰座標，若判斷為該跳躍狀態，依據該些接續觸碰座標決定一個以上之第三真實觸碰座標。
6. 如請求項5所述之方法，更包含以下步驟：依序偵測並計算至少一第四物件之至少一第四觸碰座標；當該些第四物件之移動速度小於該預設值，計算一移動軌跡；及依據該移動軌跡以決定一多點觸碰手勢。
7. 如請求項5所述之方法，更包含以下步驟：當所偵測到的該些接續觸碰座標為其中先前已出現之觸碰座標，則判斷有物件離開，依據該先前已出現之觸碰座標決定離開之物件。
8. 一種電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法，包含以下步驟：於一第一時間依據一第一偵測電流決定一第一物件之一第一觸碰座標；於一第二時間依據一第二偵測電流決定一第二物件之一第二觸碰座標；若該第一觸碰座標與該第二觸碰座標為不連續產生之座標，則判斷為一多點觸碰狀態；及以該第二觸碰座標做為該第一觸碰座標與一第三觸碰座標之一中點而決定一第三物件之該第三觸碰座標，判斷該第一觸碰座標、該第三觸碰座標為第一、第二真實觸碰座標。
9. 如請求項8所述之方法，更包含以下步驟：當該第一觸碰座標與該第三觸碰座標之距離大於一預設距離值時，判斷該第二時間為一單點觸碰狀 態。
10. 如請求項8所述之方法，更包含以下步驟：依序偵測並計算至少一第四物件之至少一第四觸碰座標；當該些第四觸碰座標為連續產生時，計算一移動軌跡；及依據該移動軌跡以決定一兩點觸碰手勢。
11. 如請求項8所述之方法，更包含以下步驟：依據所偵測之電流所對應之接續觸碰座標，若為不連續產生時，依據該接續觸碰座標決定一個以上之第三真實觸碰座標。
12. 如請求項11所述之方法，更包含以下步驟：當所偵測到的該些接續觸碰座標為其中先前已出現之觸碰座標，則判斷有物件離開，依據該先前已出現之觸碰座標決定離開之物件。
13. 如請求項11所述之方法，更包含以下步驟：依序偵測並計算至少一第四物件之至少一第四觸碰座標；當該些第四物件之移動速度小於該預設值，計算一移動軌跡；及依據該移動軌跡以決定一多點觸碰手勢。
14. 一種電容式觸控面板之多點觸碰偵測方法，包含以下步驟：依據複數個觸碰點之進入順序決定複數個真實觸碰點；依據一最後觸碰點確定該些真實觸碰點；及依據該最後觸碰點之一移動軌跡決定一觸碰手勢。
15. 如請求項14所述之方法，其中該決定複數個觸碰點之步驟包含以下步驟：於一第一時間依據一第一偵測電流決定一第一物件之一第一觸碰座 標；於一第二時間依據一第二偵測電流決定一第二物件之一第二觸碰座標；依據該第二時間與該第一時間之時間差計算由該第一觸碰座標移動至該第二觸碰座標之一第一移動速度；及當該第一移動速度大於一預設值，則判斷為一跳躍狀態，以該第二觸碰座標做為該第一觸碰座標與一第三觸碰座標之一中點而決定一第三物件之該第三觸碰座標，判斷該第一觸碰座標、該第三觸碰座標為第一、第二真實觸碰座標。
16. 如請求項15所述之方法，更包含以下步驟：依據所偵測之電流所對應之接續觸碰座標，若判斷為該跳躍狀態，依據該接續觸碰座標決定一個以上之第三真實觸碰座標。
17. 如請求項16所述之方法，更包含以下步驟：當所偵測到的該些接續觸碰座標為其中先前已出現之觸碰座標，則判斷有物件離開，依據該先前已出現之觸碰座標決定離開之物件。
18. 如請求項14所述之方法，其中該決定複數個觸碰點之步驟包含以下步驟：於一第一時間依據一第一偵測電流決定一第一物件之一第一觸碰座標；於一第二時間依據一第二偵測電流決定一第二物件之一第二觸碰座標；若該第一觸碰座標與該第二觸碰座標為不連續產生之座標，則判斷 為一多點觸碰狀態；及以該第二觸碰座標做為該第一觸碰座標與一第三觸應座標之一中點而決定一第三物件之該第三觸碰座標，判斷該第一觸碰座標、該第三觸碰座標為第一、第二真實觸碰座標。
19. 如請求項18所述之方法，更包含以下步驟：依據所偵測之電流所對應之接續觸碰座標，若為不連續產生時，依據該接續觸碰座標決定一個以上之第三真實觸碰座標。
20. 如請求項19所述之方法，更包含以下步驟：當所偵測到的該些接續觸碰座標為其中先前已出現之觸碰座標，則判斷有物件離開，依據該先前已出現之觸碰座標決定離開之物件。