TWI455005B

TWI455005B - 觸控面板的雜訊排除方法

Info

Publication number: TWI455005B
Application number: TW101100766A
Authority: TW
Inventors: Jung Shou Huang; Chia Mu Wu; Tse Lun Hung; Shun Yi Chen
Original assignee: Elan Microelectronics Corp
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2014-10-01
Also published as: CN103197787A; TW201329826A; CN103197787B

Description

觸控面板的雜訊排除方法

本發明係關於一種觸控面板的雜訊排除方法，尤指一種利用混合式觸控技術以有效排除低溫、射頻(RF)或水滴等因素所造成雜訊的方法。

自從智慧型手機問世以來，支援多點觸控的電容式觸控面板已是智慧型手機的基本配備，如圖9所示，係一電容式觸控面板的結構示意圖，主要是在一基板80上形成有相間排列的X軸電極81與Y軸電極82，並覆設有一透明面板83，而在相間的X軸電極81與Y軸電極82之間將分別形成一耦合電容Cp，當有手指或導電物體接觸透明面板83時(如圖10所示)，由於手指或導電物體具導電性，一旦趨近X,Y軸電極81,82，即會產生一新的電容Cf，因此當控制器透過X、Y軸感應線(圖中未示)讀取該X,Y軸電極81,82時，根據該處電容變化值的改變以判斷出該處已被觸摸。至於判斷電容變化值的方式，有所謂互容式(或稱全點式)與自容式，其中互容式觸控技術是由X軸感應線輸出刺激訊號，而由Y軸感應線接收類比感應訊號(ADC Raw Data)，因此當手指碰觸某處而產生新的電容Cf時，是觸摸處的耦合電容Cp和電容Cf串聯(如圖11所示)，因而將使觸摸處的類比感應訊號下降，從而由控制器判斷其電容變化值，以決定是否報告座標。

然而在觸控面板的使用過程中，有許多的環境因素會對觸控面板產生雜訊干擾，使其誤報座標，且因而無法在轉態(如睡眠模式切回正常模式)時作大範圍的類比參數調整(Rough Calibration)。而可能對觸控面板造成雜訊干擾的環境因素包括：

「低溫」

當觸控面板使用在溫差過大或低溫的環境下，將造成觸控面板的特性改變，當環境溫度越高，控制器根據互容式觸控技術讀取的類比感應訊號(Mutual ADC Raw Data)是呈現升高的趨勢，而環境溫度下降，前述類比感應訊號即隨之下降，如圖12所示，揭示有一觸控面板在互容式觸控技術下受低溫雜訊A影響的特性圖，該特性圖的橫軸是X軸感應線(X-axis)，縱軸則是控制器讀取的類比感應訊號，在正常溫度下，觸控面板上無手指觸摸的狀況下，類比感應訊號是在一D1和D2之區間跳動，而當觸控面板受低溫雜訊(環境溫度下降)影響，將產生低於設定的手指觸摸臨界值(Finger Threshold)的類比感應訊號，經控制器讀取後減去一基準值(Base)取得一電容變化訊號(dV)，而根據該電容變化訊號回報座標，即如圖13左側所示的其中一個感應點，其電容變化訊號(dV)經數位轉換後的感應值為200(16進位)，而產生誤報座標的狀況。

「水滴」

觸控面板在雨天或水氣濃重環境中使用時，由於水本身具有導電性，當水滴滴落在觸控面板上仍會改變互容式觸控技術下的類比感應訊號，如圖14所示，係當水滴滴落觸控面板時，各個感應點的電容變化訊號示意圖，其中虛線框圈註範圍代為水滴滴落處，而圈註範圍內有多個感應點出現電容變化訊號，其中一個感應點(8,10)的電容變化訊號(dV)為107，高於回報座標的設定值，故將回報該感應點的座標，從而造成誤報座標。

「射頻」

當觸控面板運用在手機上，且手機處於接聽電話狀態時，將產生較大的射頻雜訊(RF Noise)，而在觸控面板上產生異常的類比感應訊號，並改變感應點上的電容變化訊號(dV)，造成座標誤報。如圖15A右側係表示手指觸摸後產生反應的感應點，圖左側圈註處則代表因射頻雜訊干擾產生反應的感應點。又如圖15B係代表無手指觸摸，但因射頻雜訊干擾使感應點產生異常類比感應訊號的狀況。由於觸控面板由睡眠模式轉變為正常模式時，會為了避免觸控面板因環境條件的改變而影響其類比特性，而進行大範圍的類比參數調整(Rough Calibration)，但控制器一經判斷有手指觸摸觸控面板時，即不執行類比參數調整，換言之，當觸控面板由睡眠模式轉變為正常模式而進行大範圍的類比參數調整時，若受射頻雜訊干擾，將影響類比參數調整的正常執行。例如在低溫環境下操作時，原應針對低溫影響的類比參數進行調整，但受上述射頻雜訊干擾影響而無法執行調整，進而影響觸控面板在低溫環境下的正常運作。

由上述可知，既有採互容式觸控技術的觸控面板容易受各種環境因素影響而造成座標誤報或影響類比參數調整作業的正常執行，故有待進一步檢討，並謀求可行的解決方案。

因此本發明主要目的在提供一種觸控面板的雜訊排除方法，主要係利用混合式觸控技術解決受環境因素影響所造成誤報座標或影響參數調整的問題。

為達成前述目的採取的主要技術手段係令前述方法包括：讀取一互容式(Mutual)感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應點；讀取一自容式(Self)感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應線；當該自容式感應圖框之感應線的感應值低於一參數時，而該互容式感應圖框對應前述感應線的感應點具有感應值時，即不回報該感應點的感應值。

上述方法係採用混合式觸控技術，係分別讀取互容式與自容式感應圖框以執行交叉確認，由於自容式觸控技術對於射頻、低溫及水滴等因素所造成的雜訊具有較佳的抗干擾特性，因此由自容式觸控技術確認過濾互容式觸控技術的感應點感應值，可有效地排除因射頻、低溫及水滴等造成的雜訊干擾。

關於本發明的第一較佳實施例，請參閱圖1所示，其包括以下步驟：讀取一互容式(Mutual)感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應點(101)；讀取一自容式(Self)感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應線(102)；當該自容式感應圖框之感應線的感應值低於一參數時，而該互容式感應圖框對應前述感應線的感應點具有感應值時，即不回報該感應點的感應值(103)。

前述方法所稱具有感應值的感應點尤指一感應點上的感應值(或稱電容變化訊號或dV值)大於上下左右相鄰感應點的感應值，且同時大於一臨界值(可以是一波峰臨界值PeakTH)者，即視為波峰。前述方法並不限制互容式觸控技術與自容式觸控技術的順序，先執行互容式觸控技術讀取，再執行自容式觸控技術，或先執行自容式觸控技術讀取，再執行互容式觸控技術，只要最後比對二者的讀取結果，即可達到排除雜訊干擾的目的。

由於自容式觸控技術對於雜訊的抗干擾能力強，因此如果是因為雜訊干擾，當使用自容式觸控技術讀取時，將不會出現具有感應值的感應點，若確實是因手指觸摸而使感應點出現感應量，才會出現在自容式觸控技術的讀取結果，因此經過交叉確認互容式觸控技術與自容式觸控技術的讀取結果，可排除因雜訊所造成的干擾。以下配合具體實例說明上述方法：請參閱圖2係一互容式感應圖框示意圖，如圖右側圈註的感應群a1是手指實際觸摸處，由於觸控面板有水滴滴落，因此在(6,16)(7,17)位置的感應點出現感應值，換言之，當採用互容式觸控技術讀取感應圖框時，(6,16)(7,17)位置的感應點將會誤報座標。本發明先利用自容式觸控技術讀取各Y軸的感應線，並設定臨界值以過濾觸碰物件位置，即可設定觸碰物件的一dV值臨界值，將高於該dV值臨界值的位置判斷為觸碰物件位置；或以本例來說，將臨界值設定如dV值大於100，相鄰感應線的dV值差(斜率)大於等於1000)，則讀取結果顯示第16、17條Y軸感應線上的感應值並不符合前述條件，而執行互容式觸控技術時，除在第7~12條Y軸感應線、第6~9條X軸感應線的交叉點上出現感應群外，在第16、17條Y軸感應線、第6、7條X軸感應線的交叉點上也出現具有感應值的感應點。根據兩種觸控技術的交叉確認，即可避免互容式觸控技術回報(6,16)(7,17)位置上因水滴所產生感應點的感應值。

若為進一步排除手指與水滴混合操作所造成的座標誤報，則可先執行互容式觸控技術，再以自容式觸控技術交叉確認互容式觸控技術所執行的結果，其具體步驟請參閱圖3所示，包括有：先讀取一互容式感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應點(301)；讀取一自容式感應圖框，以取得互容式感應圖框上具有感應值的感應點所在的感應線(302)；若感應線的感應值小於一參數，即視為雜訊而不回報該感應點的座標(303)。

以下配合圖4所示實例，進一步說明上述方法可以達成的功效：當手指和水滴混合操作時，觸控面板將在(4,5)(7,9)兩位置的感應點上出現可視為波峰的感應值(dV值分別為108及659)，由圖中可以看出(7,9)位置的感應點位在感應群中，為手指觸摸時正常產生之波峰。而(4,5)位置的感應點則因水滴混合操作而誤判之波峰。在前述狀況下，採用上述方法即可獲得解決，主要是採用互容式觸控技術先找出位在(4,5)(7,9)兩位置上並視為波峰的感應點，接著以自容式觸控技術取得上述具有感應值感應點所在感應線，並判斷該感應線的感應值，進一步而言，係先取得具有感應值感應點對應的X軸感應線與Y軸感應線，並分別取得其感應值(以下稱為X軸dV值及Y軸dV值)，再分別與一X軸參數及一Y軸參數比較，如果X軸dV值及Y軸dV值未同時大於該X軸參數及Y軸參數，即將其視為雜訊，而不回報該感應點的感應值，在此實例中，在自容式觸控技術下，前述X軸參數及Y軸參數分別為200,50，而由圖4可看出(4,5)位置的感應點，其X軸dV值為20、Y軸dV值為125，由於X軸dV值未大於X軸參數，因此將不回報(4,5)位置感應點上的感應值。

至於(7,9)位置的感應點其X軸dV值及Y軸dV值分別為1300及3200，恆大於前述X軸參數與Y軸參數，故可回報該感應點的座標。藉此，因手指與水滴混合操作造成的感應點將不回報，而可解決水滴與手指混合操作所造成的雜訊干擾問題。

再者，上述各實施例對於射頻、低溫所造成的雜訊干擾同樣有效，關於本發明排除低溫造成雜訊干擾的應用實例詳如以下所述：根據圖3所示的實施例，係先讀取互容式感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應點(如圖5所示)，其dV值為200，是根據取得的類比感應訊號(ADC)減去一預設的基準值(Base)所得，而類比感應訊號與溫度的關係是溫度愈高，類比感應訊號呈升高趨勢，溫度低時，則呈下降趨勢，由於互容式觸控技術的特色是手指觸摸後會使類比感應訊號下降，正好與低溫影響的趨勢相同，因此容易在低溫狀態下造成誤判；請參閱圖6所示，是以自容式觸控技術讀取一X軸感應線(X-axis)時受低溫影響的示意圖，在正常溫度下，自容式觸控技術取得類比感應訊號(ADC)是在D1,D2區間內跳動。當手指觸摸觸控面板時，將在X軸感應線上而產生一新的電容時，該電容會與該X軸感應線上的所有電容並聯，因此類比感應訊號會提高，在超過一手指觸摸臨界值(Finger Threshold)時才會回報，由於低溫雜訊A將使類比感應訊號下降，因此不會在自容式感應圖框上產生具有感應值的感應線，從而利用自容式感應圖框可以過濾掉互容式感應圖框視為波峰的感應點，有效避免因低溫造成座標誤報。

因此上述實施例先讀取互容式感應圖框以取得一個以上具有感應值並視為波峰的感應點，再讀取自容式感應圖框以取得對應感應線的X軸dV值及Y軸dV值，並判斷二者是否大於X軸參數與Y軸參數，即可確認具有感應值的感應點是否因低溫所造成，進而決定是否回報該感應點的感應值，而在排除干擾因素後即可進行大範圍的類比參數調整(Rough Calibration)，以確保觸控面板的類比特性能適應低溫環境。

另關於本發明排除射頻所造成雜訊干擾的應用實例詳如以下所述：如圖7所示，其中央顯示讀取互容式感應圖框所取得的一個感應點，其感應值為200，大於上下左右相鄰感應點的感應值，且同時大於波峰臨界值，故在互容式觸控技術下視為波峰。接著讀取自容式感應圖框以取得對應感應點的X軸dV值及Y軸dV值，由於感應線的X軸dV值及Y軸dV值均未大於設定的X軸參數及Y軸參數，因此將不回報該感應點的感應值，藉此可排除因射頻雜訊所造成的干擾，並避免座標誤報。

又根據圖7揭示利用自容式觸控技術所取得感應點的X軸dV值及Y軸dV值，儘管小於設定的X軸參數與Y軸參數，但在射頻雜訊過強時，其X軸dV值及Y軸dV值仍有可能大於X軸參數與Y軸參數而造成誤判。為有效排除上述誤判情況，可根據射頻雜訊的訊號特性，在利用自容式觸控技術取得感應點的X軸dV值及Y軸dV值時提出因應措施。請參考圖8，其揭示了射頻雜訊在時域上的特性，每一次出現射頻雜訊的脈寬為i ms，兩個相鄰射頻雜訊之間的間距是j ms，且j>i。基於前述射頻雜訊在時域上的特性，本發明可使自容式觸控技術對每一條感應線連續讀取二次以上的感應圖框，且每一次讀取感應圖框的週期小於j ms，而在讀取的複數個感應圖框中取較小的X軸dV值及Y軸dV值，如圖8所示，以自容式觸控技術對同一感應線連續讀取二次感應圖框，且每次讀取感應圖框的週期小於j ms，則必然有一個感應圖框可以避掉雜訊的干擾，故避過雜訊干擾取得之感應圖框的感應值較小，藉此取得避開雜訊干擾的感應值來與X、Y軸參數作比較，以防止座標誤報的情況發生。

80．．．基板

81．．．X軸電極

82．．．Y軸電極

83．．．透明面板

圖1係本發明第一較佳實施例的流程圖。

圖2係本發明第一較佳實施例讀取感應圖框示意圖。

圖3係本發明第二較佳實施例的流程圖。

圖4係本發明第二較佳實施例用於排除水滴造成雜訊的感應圖框示意圖。

圖5係本發明第二較佳實施例用於排除低溫造成雜訊的感應圖框示意圖。

圖6係自容式觸控技術與低溫造成雜訊的特性關係示意圖。

圖7係本發明第二較佳實施例用於排除射頻造成雜訊的感應圖框示意圖。

圖8係本發明自容式觸控技術讀取圖框的週期和射頻雜訊的時域特性對照圖。

圖9係電容式觸控面板的結構示意圖。

圖10係電容式觸控面板在手指觸摸後產生新的電容示意圖。

圖11係互容式觸控面板在手指觸摸後的電容變化示意圖。

圖12係互容式觸控面板的手指觸摸臨界值與低溫雜訊的關係示意圖。

圖13係互容式觸控面板因低溫造成感應點產生波峰的示意圖。

圖14係互容式觸控面板因水滴造成感應點產生波峰的圖框示意圖。

圖15係互容式觸控面板因射頻造成感應點產生波峰的圖框示意圖。

Claims

一種觸控面板的雜訊排除方法，包括：讀取一互容式感應圖框而取得一個以上具有感應值的感應點；讀取一自容式感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應線；當該自容式感應圖框之感應線的感應值低於一參數時，而該互容式感應圖框對應前述感應線的感應點具有感應值時，即不回報該感應點的感應值。
如請求項1所述觸控面板的雜訊排除方法，係先讀取一互容式感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應點；讀取一自容式感應圖框，以取得互容式感應圖框上具有感應值的感應點所在的感應線；若感應線的感應值小於一參數，即視為雜訊而不回報該感應點的座標。
如請求項2所述觸控面板的雜訊排除方法，讀取自容式感應圖框以取得互容式感應圖框上具有感應值感應點所在的感應線時，係分別取得其X軸感應值及Y軸感應值，並分別與一X軸參數及一Y軸參數比較，若X軸感應值小於X軸參數或Y軸感應值小於Y軸感應值，即不回報該感應點的座標。
如請求項3所述觸控面板的雜訊排除方法，上述讀取互容式感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應點，係指該感應點上的感應值大於上下左右相鄰感應點的感應值，且該感應點上的感應值同時大於一波峰臨界值者。
如請求項4所述觸控面板的雜訊排除方法，上述讀取互容式感應圖框以取得一個以上具有感應值的感應點，其感應值係大於一波峰臨界值者。
如請求項1至5中任一項所述觸控面板的雜訊排除方法，以自容式觸控技術對同一感應線連續讀取二次以上的感應圖框，各次感應圖框的週期小於兩相鄰射頻雜訊之間的間距，並在讀取的感應圖框中取感應值較小者。