TWI486858B

TWI486858B - 偵測位置的方法與裝置

Info

Publication number: TWI486858B
Application number: TW101150822A
Authority: TW
Inventors: Shang Tai Yeh
Original assignee: Egalax Empia Technology Inc
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2015-06-01
Also published as: US20170024079A1; US9575596B2; US9569043B2; US20140184564A1; TW201426477A

Description

偵測位置的方法與裝置

本發明係有關於一種位置偵測的方法與裝置，特別是一種提高線性的位置偵測的方法與裝置。

習知的電容式觸摸屏(capacitive touch screen)，包括絕緣表層、第一導電層、介電層、第二導電層、其中第一導電層與第二導電層分別具有多條第一導電條與第二導電條，這些導電條可以是由多個導電片與串聯導電片的連接線構成。

對應由前述的第一導電條或第二導電條可以取得觸摸屏中多個觸摸屏的偵測位置的電容性耦合的變化量。當外部導電物件接近或觸碰觸摸屏時，所述的電容性耦合的變化量中會呈現對應每一個外部物件的輪廓，如圖1A所示。依據對應於單一外部物件的輪廓的部份或全部的值可計算出對應的外部物件的一座標資料(位置)。例如，以最大的三個值或是全部的值計算出質心位置(centroid)。

在一輪廓中，最大值對座標位置的影響最大。例如在圖1A中，是以最大值與兩側的值(在前一個值與在後一個值)來計算出座標資料，由於輪廓中的峰(會稱為相對高點)位於第三個值，座標資料將位於第三值的座標附近。

然而在外部物件的移動過程中，峰會由一值移向相鄰的另一值，如圖1B與圖1C所示。由於最大值影響座標資料較大，最造成相對於外部物件的移動位置，座標資料是由慢變快再由快變慢，因此會造成如圖1D所示的線性不佳的狀況。

由此可見，上述現有技術顯然存在有不便與缺陷，而極待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品及方法又沒有適切的結構及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新的技術，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。

本發明的一目的在產生座標資料時減少最大值的影響，以降低線性不佳的問題。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種觸摸屏的位置偵測的方法，包括：偵測觸摸屏的多個偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標；以及依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的四個值產生一座標資料。

本發明的目的及解決其技術問題還可以是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種觸摸屏的位置偵測的方法，包括：偵測多個觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標；以及依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值產生一座標資料。

本發明的目的及解決其技術問題還可以是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種觸摸屏的位置偵測的裝置，包括：一偵測單元，偵測觸摸屏的多個偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標；以及一控制單元，依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的四個值產生一座標資料。

本發明的目的及解決其技術問題還可以是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種觸摸屏的位置偵測的裝置，包括：一偵測單元，偵測多個觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標；以及一控制單元，依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值產生一座標資料。

藉由上述技術方案，本發明至少具有下列優點及有益效果：在產生座標資料時減少最大值的影響，可降低線性不佳的問題。

本發明將詳細描述一些實施例如下。然而，除了所揭露的實施例外，本發明亦可以廣泛地運用在其他的實施例施行。本發明的範圍並不受該些實施例的限定，乃以其後的申請專利範圍為準。而為提供更清楚的描述及使熟悉該項技藝者能理解本發明的發明內容，圖示內各部分並沒有依照其相對的尺寸而繪圖，某些尺寸與其他相關尺度的比例會被突顯而顯得誇張，且不相關的細節部分亦未完全繪出，以求圖示的簡潔。

請參照圖2A，本發明提出一種位置偵測裝置100，包括一觸摸屏120，與一驅動/偵測單元130。觸摸屏120具有一感測層。在本發明之一範例中，可包括一第一感測層120A與一第二感測層120B，第一感測層120A與第二感測層120B分別有複數個導電條140，其中第一感測層120A的複數個第一導電條140A與第二感測層120B的複數個第二導電條140B交疊。在本發明之另一範例中，複數個第一導電條140A與第二導電條140B可以配置在共平面的感測層中。驅動/偵測單元130依據複數個導電條140的信號產生一感測資訊。例如在自電容式偵測時，是偵測被驅動的導電條140，並且在互電容式偵測時，是偵測的是沒有被驅動/偵測單元130直接驅動的部份導電條140。此外，觸摸屏120可以是配置在顯示器110上，觸摸屏120與顯示器110間可以是有配置一屏蔽層(shielding layer)(未顯於圖示)或沒有配置屏蔽層。在本發明的一較佳範例中，為了讓觸摸屏120的厚度更薄，觸摸屏120與顯示器110間沒有配置屏蔽層。

前述第一導電條與第二導電條可以是以行或列排列的多條行導電條與列導電條，亦可以是以第一維度與第二維度排列的多條第一維度導電條與第二維度導電條，或是沿第一軸與第二軸排列的多條第一軸導電條與第二軸導電條。此外，前述第一導電條與第二導電條彼此間可以是以正交交疊，亦可以是以非正交交疊。例如在一極座標系統中，所述第一導電條或第二導電條之一可以是放射狀排列，而所述第一導電條或第二導電條之另一可以是環狀排列。再者，所述第一導電條或第二導電條之一可以為驅動導電條，且所述第一導電條或第二導電條之另一可以為偵測導電條。所述的”第一維度”與”第二維度”、”第一軸”與”第二軸”、驅動”與”偵測”、”被驅動”與”被偵測”導電條皆可用來表示前述的”第一”與”第二”導電條，包括但不限於構成正交網格(orthogonal grids)，亦可以是構成其他具有第一維度與第二維度交疊(intersecting)導電條的幾何架構(geometric configurations)。

本發明的位置偵測裝置100可以是應用於一計算機系統中，如圖2B所示的一範例，包括一控制器160與一主機170。控制器包含驅動/偵測單元130，以操作性地耦合觸摸屏120(未顯於圖示)。此外，控制器160可包括一處理器161，控制驅動/偵測單元130產生感測資訊，感測資訊可以是儲存在記憶體162中，以供處理器161存取。另外，主機170構成計算系統的主體，主要包括一中央處理單元171，以及供中央處理單元171存取的儲存單元173，以及顯示運算結果的顯示器110。

在本發明之另一範例中，控制器160與主機170間包括一傳輸界面，控制單元透過傳輸界面傳送資料至主機，本技術領域的普通技術人員可推知傳輸界面包括但不限於UART、USB、I2C、Bluetooth、WiFi、IR等各種有線或無線的傳輸界面。在本發明之一範例中，傳輸的資料可以是位置(如座標)、辨識結果(如手勢代碼)、命令、感測資訊或其他控制器160可提供之資訊。

在本發明之一範例中，感測資訊可以是由處理器161控制所產生的初始感測資訊(initial sensing information)，交由主機170進行位置分析，例如位置分析、手勢判斷、命令辨識等等。在本發明之另一範例中，感測資訊可以是由處理器161先進行分析，再將判斷出來的位置、手勢、命令等等遞交給主機170。本發明包括但不限於前述之範例，本技術領域的普通技術人員可推知其他控制器160與主機170之間的互動。

在每一個導電條的交疊區，在上與在下的導電條構成兩極。每一個交疊區可視為一影像(image)中的一像素(pixel)，當有一個或多個外部導電物件接近或觸碰時，所述的影像可視為拍攝到觸碰的影像(如手指觸碰於感測裝置的態樣(pattern))。

在一被驅動導電條被提供一驅動信號時，被驅動導電條本身構成一自電容(self capacitance)，並且被驅動導電條上的每個交疊區構成一互電容(mutual capacitance)。前述的自電容式偵測是偵測所有導電條的自電容，特別適用於判斷單一外部導電物件的接近或接觸。

前述的互電容式偵測，是在一被驅動導電條被提供一驅動信號時，由與被驅動導電條不同維度排列的所有被感測導電條偵測驅動導電條上所有交疊區的電容量或電容變化量，以視為影像中的一列像素。據此，匯集所有列的像素即構成所述影像。當有一個或多個外部導電物件接近或觸碰時，所述影像可視為拍攝到觸碰的影像，特別適用於判斷多個外部導電物件的接近或接觸。

這些導電條(第一導電條與第二導電條)可以是由透明或不透明的材質構成，例如可以是由透明的氧化銦錫(ITO)構成。在結構上可分成單層結構(SITO；Single ITO)與雙層結構(DITO；Double ITO)。本技術領域的普通人員可推知其他導電條的材質，在不再贅述。例如，奈米碳管。

在本發明的範例中，是以橫向作為第一方向，並以縱向作為第二方向，因此橫向的導電條為第一導電條，並且縱向的導電條為第二導電條。本技術領域的普通技術人員可推知上述說明為發明的範例之一，並非用來限制本發明。例如，可以是以縱向作為第一方向，並以橫向作為第二方向。此外，第一導電條與第二導電條的數目可以是相同，也可以是不同，例如，第一導電條具有N條，第二導電條具有M條。

在進行二維度互電容式偵測時，交流的驅動信號依序被提供給每一條第一導電條，並經由所述的第二導電條的信號取得對應於每一條被提供驅動信號的導電條的一維度感測資訊，集合對應於所有第一導電條的感測資訊則構成一二維度感測資訊。所述的一維度感測資訊可以是依據所述的第二導電條的信號產生，也可以是依據所述的第二導電條的信號與基準的差異量來產生。此外，感測資訊可以是依據信號的電流、電壓、電容性耦合量、電荷量或其他電子特性來產生，並且可以是以類比或數位的形式存在。

在實際上沒有外部導電物件接近或覆蓋觸摸屏時，或系統沒有判斷出外部導電物件接近或覆蓋觸摸屏時，位置偵測裝置可以由所述的第二導電條的信號產生一基準，基準呈現的是觸摸屏上的雜散電容。感測資訊可以是依據第二導電條的信號產生，或是依據第二導電條的信號減去基準所產生。

請參照圖3，為依據本發明的第一實施例提出的一種觸摸屏的位置偵測的方法。如步驟310所示，偵測多個觸摸屏的多個偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標。接下來，如步驟320所示，依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值產生一座標資料。

所述的每一個外部物件的輪廓中的兩個值可以是包括最大值在內的兩個值，或是不包括最大值在內的兩個值。此外，所述的每一個外部物件的輪廓中的兩個值可以是相鄰的，或是不相鄰的。

在本發明的一範例中，座標資料為(C1×X1+C3×X3)/(C1+C3)，其中X1與X3分別為C1的座標與C3的座標，並且C1與C3分別為對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值。

請參照圖4，為依據本發明的第一實施例提出的範例示意圖。在本範例中，是依據不包括最大值在內的兩個不相鄰的值來產生座標資料，如依據最大值(第3值)的在前一個值(第2值)與在最大值(第3值)的在後一個值(第4值)。

據此，本發明提出一種觸摸屏的位置偵測的裝置，包括一偵測單元與一控制單元。偵測單元可以是如圖2A的驅動/偵測單元所示，偵測多個觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標。控制單元可以是如圖2B的控制器160所示，依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值產生一座標資料。請參照圖5，為依據本發明的第二實施例提出的一種觸摸屏的位置偵測的方法。如步驟510所示，偵測觸摸屏的多個偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標。接下來，如步驟520所示，依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的四個值產生一座標資料。

在本發明的一範例中，座標資料為，其中X1、X2、X3與X4分別為C1、C2、C3與C4的座標，其中C1、C2、C3與C4為對應每一個外部物件的輪廓中的四個值。

請參照圖6，為依據最佳模式的本發明的第二實施例提出的範例示意圖。在本範例中，是依據最大值(第3值)的在前一個值(第2值)與在後一個值(第4值)、與最大值(第3值)相鄰的一個值(第4值)的在前一個值(第3值)與在後一個值 (第4值)來產生座標資料。

在本發明的一範例中，最大值與次大值相鄰，座標資料是依據最大值(第3值)的在前一個值(第2值)與在後一個值(第4值)、與第二大值(第3值)的在前一個值(第3值)與在後一個值(第4值)來產生。例如，前述的C1與C3分別為最大值的在前一個值與在後一個值，並且前述的C2與C4分別為第二大值的在前一個值與在後一個值。又例如，前述的C2與C4分別為最大值的在前一個值與在後一個值，並且前述的C1與C3分別為第二大值的在前一個值與在後一個值。

據此，本發明提出一種觸摸屏的位置偵測的裝置，包括一偵測單元與一控制單元。偵測單元可以是如圖2A的驅動/偵測單元所示，偵測多個觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標。控制單元可以是如圖2B的控制器160所示，依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的四個值產生一座標資料。

在本發明的一範例中，是依據最大值的在前一個值與在後一個值計算出一質心座標，重設為最大值對應的座標。此外，是依據第二大值的在前一個值與在後一個值計算出一質心座標，重設為第二大值對應的座標。據此，再依據最大值與第二大值計算出一質心位置。

請參照圖7所示，為依據本發明的一種產生座標資料的流程示意圖。首先，如步驟710所示，在對應於每一個外部物件的輪廓中依據最大值的在前一個值與最大值的在後一個值計算出一第一質心座標，重設為最大值對應的座標。並且，如步驟720所示，在對應於每一個外部物件的輪廓中依據第二大值的在前一個值與第二大值的在後一個值計算出一第二質心座標，重設為第二大值對應的座標。接下來，如步驟730所示，在對應於每一個外部物件的輪廓中，依據最大值與第二大值計算出座標資料，其中座標資料是依據第一質心座標與第二質心座標計算出來。

例如，當最大值位於第二大值前面時，第一質心座標為(C1×X1+C3×X3)/(C1+C3)，並且第二質心座標為(C2×X2+C4×X4)/(C2+C4)，其中X1、X2、X3與X4分別為C1、C2、C3與C4的座標，其中C1、C2與C3為對應每一個外部物件的輪廓中的最大值的前一個值、最大值、最大值的後一個值，並且C2、C3與C4為對應每一個外部物件的輪廓中的第二大值的前一個值、第二大值、第二大值的後一個值。

又例如，當最大值位於第二大值後面時，第一質心座標為(C2×X2+C4×X4)/(C2+C4)，並且第二質心座標為(C1×X1+C3×X3)/(C1+C3)，其中X1、X2、X3與X4分別為C1、C2、C3與C4的座標，其中C1、C2與C3為對應每一個外部物件的輪廓中的最大值的前一個值、最大值、最大值的後一個值，並且C2、C3與C4為對應每一個外部物件的輪廓中的第二大值的前一個值、第二大值、第二大值的後一個值。

據此，座標資料為(((C1×X1+C3×X3)/(C1+C3))×C2+((C2×X2+C4×X4)/(C2+C4))×C3)/(C2+C3)。

在前述說明中，座標X1、X2、X3與X4可以是一維度的座標或二維度的座標。例如是一維度的縱向座標x、一維度的橫向座標y或二維度的縱向於橫向座標(x,y)。因此，產生前述的座標資料時，可以是分別產生縱向的座標與橫向的座標，構成前述的座標資料。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明的申請專利範圍；凡其他為脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包括在下述的申請專利範圍。

100‧‧‧位置偵測裝置

110‧‧‧顯示器

120‧‧‧觸摸屏

120A‧‧‧第一感測層

120B‧‧‧第二感測層

130‧‧‧驅動/偵測單元

140‧‧‧導電條

140A‧‧‧第一導電條

140B‧‧‧第二導電條

160‧‧‧控制器

161‧‧‧處理器

162‧‧‧記憶體

170‧‧‧主機

171‧‧‧中央處理單元

173‧‧‧儲存單元

圖1A至圖1D為先前技計算座標資料的示意圖；圖2A與2B為電容式感測器的示意圖；圖3為依據本發明的第一實施例的流程示意圖；圖4為依據本發明的第一實施例的範例；圖5為依據本發明的第二實施例的流程示意圖；圖6為依據本發明的第二實施例的範例；以及圖7為依據本發明的一種產生座標資料的流程示意圖。

510‧‧‧偵測多個偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標

520‧‧‧依據所述偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出相應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的四個值產生一座標資料

Claims

一種觸摸屏的位置偵測的方法，包括：偵測觸摸屏的多個偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標；以及依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的四個值產生一座標資料。
根據申請專利範圍第1項之的位置偵測的方法，其中座標資料為，其中X1、X2、X3與X4分別為C1、C2、C3與C4的座標，其中C1、C2、C3與C4為對應每一個外部物件的輪廓中的四個值。
根據申請專利範圍第2項之的位置偵測的方法，其中C1與C3分別為最大值的在前一個值與在後一個值，並且C2與C4分別為第二大值的在前一個值與在後一個值。
根據申請專利範圍第2項之的位置偵測的方法，其中C2與C4分別為最大值的在前一個值與在後一個值，並且C1與C3分別為第二大值的在前一個值與在後一個值。
根據申請專利範圍第1項之的位置偵測的方法，其中座標資料的產生包括：在對應於每一個外部物件的輪廓中依據最大值的在前一個值與最大值的在後一個值計算出一第一質心座標，重設為最大值對應的座標；在對應於每一個外部物件的輪廓中依據第二大值的在前一個值與第二大值的在後一個值計算出一第二質心座標，重設為第二大值對應的座標；以及在對應於每一個外部物件的輪廓中，依據最大值與第二大值計算出座標資料，其中座標資料是依據第一質心座標與第二質心座標計算出來。
根據申請專利範圍第5項之的位置偵測的方法，其中第一質心座標為(C1×X1+C3×X3)/(C1+C3)，並且第二質心座標為(C2×X2+C4×X4)/(C2+C4)，其中X1、X2、X3與X4分別為C1、C2、C3與C4的座標，其中C1、C2與C3為對應每一個外部物件的輪廓中的最大值的前一個值、最大值、最大值的後一個值，並且C2、C3與C4為對應每一個外部物件的輪廓中的第二大值的前一個值、第二大值、第二大值的後一個值。
根據申請專利範圍第6項之的位置偵測的方法，其中座標資料為(((C1×X1+C3×X3)/(C1+C3))×C2+((C2×X2+C4×X4)/(C2+C4))×C3)/(C2+C3)。
根據申請專利範圍第5項之的位置偵測的方法，其中第一質心座標為(C2×X2+C4×X4)/(C2+C4)，並且第二質心座標為(C1×X1+C3×X3)/(C1+C3)，其中X1、X2、X3與X4分別為C1、C2、C3與C4的座標，其中C2、C3與C4為對應每一個外部物件的輪廓中的最大值的前一個值、最大值、最大值的後一個值，並且C1、C2與C3為對應每一個外部物件的輪廓中的第二大值的前一個值、第二大值、第二大值的後一個值。
一種觸摸屏的位置偵測的方法，包括：偵測多個觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標；以及依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值產生一座標資料。
根據申請專利範圍第9項之的位置偵測的方法，其中座標資料為(C1×X1+C3×X3)/(C1+C3)，其中X1與X3分別為C1的座標與C3的座標，並且C1與C3分別為對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值。
根據申請專利範圍第9項之的位置偵測的方法，其中所述的兩個值分別為對應每一個外部物件的輪廓中的最大值的在前一個值與最大值的在後一個值。
根據申請專利範圍第9項之的位置偵測的方法，其中所述的兩個值不包括對應於每一個外部物件的輪廓中的最大值。
一種觸摸屏的位置偵測的裝置，包括：一偵測單元，偵測觸摸屏的多個偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標；以及一控制單元，依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的四個值產生一座標資料。
根據申請專利範圍第13項之的位置偵測的裝置，其中座標資料為，其中X1、X2、X3與X4分別為C1、C2、C3與C4的座標，其中C1、C2、C3與C4為對應每一個外部物件的輪廓中的四個值。
根據申請專利範圍第14項之的位置偵測的裝置，其中C1與C3分別為最大值的在前一個值與在後一個值，並且C2與C4分別為第二大值的在前一個值與在後一個值。
根據申請專利範圍第14項之的位置偵測的裝置，其中C2與C4分別為最大值的在前一個值與在後一個值，並且C1與C3分別為第二大值的在前一個值與在後一個值。
一種觸摸屏的位置偵測的裝置，包括：一偵測單元，偵測多個觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量，其中每一個電容性耦合變化量對應一座標；以及一控制單元，依據所述觸摸屏的偵測位置的電容性耦合變化量分別判斷出對應於每一個外部物件的輪廓，並且分別依據對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值產生一座標資料。
根據申請專利範圍第17項之的位置偵測的裝置，其中座標資料為(C1×X1+C3×X3)/(C1+C3)，其中X1與X3分別為C1的座標與C3的座標，並且C1與C3分別為對應每一個外部物件的輪廓中的兩個值。
根據申請專利範圍第17項之的位置偵測的裝置，其中所述的兩個值分別為對應每一個外部物件的輪廓中的最大值的在前一個值與最大值的在後一個值。
根據申請專利範圍第17項之的位置偵測的裝置，其中所述的兩個值不包括對應於每一個外部物件的輪廓中的最大值。