TWI515634B - 觸控裝置及其掃描方法 - Google Patents

Description

觸控裝置及其掃描方法

本發明是關於一種觸控裝置及其掃描方法，尤指一種可濾除大範圍雜訊的觸控裝置及其掃描方法。

已知電容式觸控裝置上產生大面積雜訊的主要原因來自二方面：一為觸控板彎曲(Bending)和液晶模組的掃描訊號干擾。如圖9所示，是一種電容式觸控裝置的結構示意圖，主要是在一液晶模組70上透過一口字膠80和一觸控板90貼合，即一般所稱的口字膠貼合。此種貼合具有製程難度與成本均低的優點，缺點是液晶模組70和觸控板90之間形成氣隙，容易產生疊影，且使用者執行觸控操作時若力道稍大，即可能造成觸控板90彎曲，並產生大面積雜訊。

相對口字膠貼合的另一種貼合方法為全貼合(Full Lamination)，主要係將觸控板無間隙地貼合在液晶模組上，由於無間隙地全面貼合，可以產生高輝度和高畫質的寫實視覺效果。缺點則是其貼合時必須確保勻稱、無氣泡，故製程難度與成本相對較高，且因全貼合關係，觸控板更接近液晶模組，更容易受液晶模組的掃描訊號干擾。

由上述可知，無論是口字膠貼合或全貼合的觸控裝置都存在大面積雜訊的干擾源，而針對不同原因造成的大面積雜訊，已知的濾除方式係如下列：

關於彎曲造成的大面積雜訊主要係利用高通濾波器(High-Pass filter)濾除，請參閱圖10所示，為觸控板的一感應圖框，其上標示各個感應點的感應變化量，在感應圖框左上位置存在一手掌接觸造成的感應點群G1，由於手掌施壓緣故，在手掌感應點群G1右側出現了大面積的雜訊感應點群G2；當採用所稱高通濾波器濾除雜訊時，是以一感應點與其周邊感應點的斜率(感應變化量變化)達一設定值時即讀取，藉此濾除感應變化量小的感應點群，此作法固然可以濾除大面積的雜訊感應點群G2，卻存在下列缺點：1. 小手指、觸控筆都可能被濾掉：由於是以感應變化量大小作為是否濾除的依據，因感應變化量小的小手指、觸控筆都可能被濾除而影響操作。2. 手指的感應變化量會被抬起，導致座標偏移：這是因為手指的感應變化量是實際的感應變化量加上雜訊造成的感應變化量，因此感應變化量會被抬起，進而會造成座標偏移。3. 手掌防誤觸(palm rejection)功能將受影響：請參閱圖11所示，由於採取高通濾除方式，原來會被辨識為手掌的感應點群，經過高通濾除之後，將會破碎成多個獨立的小感應點群g1~g4，而將被辨識為手指，致使手掌防誤觸功能失效。

關於液晶模組掃描訊號造成的雜訊係採取減去定值的方式濾除，然而大尺寸液晶模組對觸控板造成的雜訊並非定值，若減去定值，同樣會發生前述手掌防誤觸功能失效的情況。

由上述可知，對於彎曲或液晶模組掃描訊號造成的大面積雜訊，現有濾除技術都有造成誤判座標的可能，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裝置及其掃描方法，其可有效濾波觸控板的大面積雜訊，且可儘量維持原物件的感應變化量，有效避免誤判座標的情況。

為達成前述目的採取的主要技術手段係令前述觸控裝置的掃描方法中，該觸控裝置具有m個感應點，該方法包括：取得各該感應點的初始感應變化量；決定各該感應點的一第一參考感應變化量以及一第二參考感應變化量，包含：一決定第一參考感應變化量步驟，包含以其中一個感應點作為一參考點以界定一預設區段，其中該預設區段的寬度為包含該參考點的n個感應點，且m>n，並以該預設區段內各該感應點之初始感應變化量中的一最小初始感應變化量作為該參考點的第一參考感應變化量，並重複該決定第一參考感應變化量步驟直到該所有感應點都有一個對應的該第一參考感應變化量；以及一決定第二參考感應變化量步驟，包含以其中一個預設區段內所有感應點的第一參考感應變化量中的一最大第一參考感應變化量，作為該預設區段內作為參考點之感應點的第二參考感應變化量，並重複決定該第二參考感應變化量步驟直到所有感應點都有一個對應的第二參考感應變化量；以及根據各該感應點的初始感應變化量和各該第二參考感應變化量進行運算，以獲得對應各該感應點的一第三參考感應變化量，用以供後續進行座標運算。

為達成前述目的採取的又一主要技術手段係令前述觸控裝置包括：一觸控板，具有m個感應點；一控制模組，分別和該觸控板上的感應點電連接，並執行以下步驟：取得各該感應點的初始感應變化量；依據一收斂條件決定各該感應點的一第一參考感應變化量；依據一發散條件及該第一參考感應變化量來決定各該感應點的一第二參考感應變化量；根據各該感應點的初始感應變化量和各該第二參考感應變化量進行運算，以獲得對應各該感應點的一第三參考感應變化量，用以供後續進行座標運算。

前述觸控裝置及掃描方法透過設定預設區段方式找出各感應點的第一、第二參考感應變化量，再以感應點的初始感應變化量與第二參考感應變化量相比較，以判斷觸控物件的原始的感應資訊，從而濾除了大面積的雜訊，並解決了既有濾除大面積雜訊技術可能造成座標誤判的問題。

關於本發明觸控裝置的一較佳實施例，請參閱圖1所示，該觸控裝置10包含有一觸控板11及一控制模組12；其中，該觸控板11上具有複數的第一軸感應線111和複數與各第一軸感應線111直角相交的第二軸感應線112，並提供m個感應點，各第一軸感應線111和各第二軸感應線112分別和控制模組12電連接，而由控制模組12對該等第一軸感應線111、第二軸感應線112進行掃描以取得各感應點上的感應資訊。必須說明的是：對於所屬技術領域具有通常知識者能夠理解的是：上述的觸控裝置10可以是互容式電容觸控裝置，也可以是自容式電容觸控裝置，若為互容式，控制模組12是由第一軸感應線111或第二軸感應線112發送訊號，而由第二軸感應線112或第一軸感應線111對感應資訊進行取樣；若是自容式，則可由各該第一軸感應線111在同時發送訊號，且由各該第一軸感應線111本身在同時取樣感應資訊；或由各該第二軸感應線112在同時發送訊號，而由各該第二軸感應線112本身在同時取樣感應資訊。

而控制模組12主要是根據以下所述的掃描方法取得各感應線上的感應資訊，並判斷物件位置。請參閱圖2所示，其包括：取得各該感應點的初始感應變化量(S1)；本實施例中，所述的各該感應點係位於同一感應線上； 決定各該感應點的一第一參考感應變化量以及一第二參考感應變化量(S2)；根據各該感應點的初始感應變化量和各該第二參考感應變化量進行運算，以獲得對應各該感應點的一第三參考感應變化量，用以供後續進行座標運算(S3)。

關於前述步驟(S2)主要是依據一收歛條件以決定各感應點的第一參考感應變化量，其包括：以其中一個感應點作為一參考點以界定一預設區段(S21)，其中該預設區段的寬度為包含該參考點的n個感應點，且m>n；以該預設區段內各該感應點之初始感應變化量中的一最小初始感應變化量作為該參考點的第一參考感應變化量(S22)；重複該決定第一參考感應變化量步驟直到該所有感應點都有一個對應的該第一參考感應變化量(S23)。

又前述步驟(S2)接著是依據一發散條件及各該感應點的第一參考感應變化量來決定各該感應點的第二參考感應變化量，其包括：以其中一個預設區段內所有感應點的第一參考感應變化量中的一最大第一參考感應變化量，作為該預設區段內作為參考點之感應點的第二參考感應變化量(S24)；重複決定該第二參考感應變化量步驟直到所有感應點都有一個對應的第二參考感應變化量(S25)。

關於上述掃描方法的進一步細節詳如以下所述：請參閱圖3所示，是由其中一感應線上所取得複數感應點的感應變化量曲線，橫軸為感應線上的各個感應點S1~Sn序號，縱軸則是前列各個感應點S1~Sn的感應變化量(dV)大小。

而圖3所示為控制模組12實際取得感應線上各感應點S1~Sn的初始感應變化量，所稱初始感應變化量包含由物件觸控產生的電容感應變化量和大面積雜訊對觸控板11造成的感應變化量，上述方法即用來消除大面積雜訊造成的感應變化量，並消除因雜訊感應變化量而被抬起的物件感應變化量。

關於上述步驟(S21)，係以感應線上的各個感應點分別作為一參考點，並使任一參考點與其相鄰的多個感應點分別構成一預設區段。決定了參考點之後，即以每一參考點及其鄰近的多個感應點分別構成一預設區段。

請參閱圖4A，其揭示一由n個感應點S1~S7(包含一個參考點)構成的預設區段A，在本實施例中，是以七個感應點S1~S7構成該預設區段A，以該預設區段A為例，參考點R為感應點S4，其與在前的三個感應點S1~S3、在後的三個感應點S5~S7組成該預設區段A。必須說明的是：其僅為舉例而已，並非用以限制構成預設區段A的感應點數量。再者，如前揭所述，本實施例係以七個感應點S1~S7構成預設區段A的寬度，但在感應線前端和後端的預設區段，其寬度仍為七點感應點，但實際用於判斷其初始感應變化量的感應點數量可能少於七個，請參閱圖4B所示，位於左側的預設區段A’，係以感應點S1作為參考點R’，由於參考點R’是第一個感應點S1，因此預設區段A’內實際判斷其初始感應變化量的感應點是包含參考點R’本身的感應點S1~S4。同理，位於感應線後端的預設區段A”，以最後一個感應點Sn作為參考點R”，由於參考點R”是最後一個感應點Sn，因此預設區段A”內實際判斷其初始感應變化量的感應點是包含參考點R”本身的感應點S17~S19、Sn。

上述步驟(S22)即在決定預設區段之後，接著找出該預設區段內所有感應點中的最小初始感應變化量作為該參考點的一第一參考感應變化量。以上述預設區段A為例，感應點S1~S7之中，感應點S1的初始感應變化量最小，因此參考點R的第一參考感應變化量即為感應點S1的初始感應變化量。利用上述方法一一找出各個預設區段中其參考點R的第一參考感應變化量，其一具體可行的方法，請參閱圖5A所示：第一個的預設區段A1是以感應點S1作為參考點R1，參考點R1之前沒有感應點或未顯示，因此預設區段A1只判斷感應點S1到感應點S4的感應變化量，而在第一預設區段A1中，參考點R1本身的初始感應變化量相較其他感應點S2~S4為最小，因此即以本身的初始感應變化量作為參考點R1的第一參考感應變化量(圖示中對應感應點S1的實心黑點)。接著移到下一個預設區段，以相同的方法找出預設區段內參考點的第一參考感應變化量。

在本實施例中，每一個預設區段的間隔距離是一個參考點，且每一個預設區段與相鄰預設區段之間會有部分感應點相互重疊，如圖5A所示第一個預設區段A1和圖5B所示第二預設區段A2的感應點S1~S4是重疊的。因此如圖5B所示，第二個預設區段A2的參考點R2是感應點S2，用以判斷初始感應變化量的感應點是包含參考點R2本身的感應點S1~S5，在第二預設區段A2中感應點S1的初始感應變化量仍為最小值，因此該參考點R2的第一參考感應變化量仍然是感應點S1的初始感應變化量(圖示中對應S2的實心黑點)。接著再移到下一個預設區段，依此類推，找出下一個預設區段所對應之參考點的第一參考感應變化量。由於第三、第四預設區段(未繪示)內參考點的第一參考感應變化量都是感應點S1的初始感應變化量，其步驟內容不再贅述。

請參閱圖5C所示，在進行到第五個預設區段A5時，參考點R5為感應點S5，而與在前的三個感應點S2~S4、在後的三個感應點S6~S8組成該預設區段A5，在預設區段A5中，初始感應變化量最小的是感應點S2，因此是以感應點S2的初始感應變化量作為參考點R5的第一參考感應變化量。在所有預設區段都找出其參考點的第一參考感應變化量後，即表示各感應點S1~Sn均具有第一參考感應變化量，即如圖5D所示，此即前述步驟(S23)的實施內容。

關於前述步驟(S24)是以發散條件和各該感應點的第一參考感應變化量來決定各該感應點的第二參考感應變化量。其具體實施方式係同樣以預設區段為單位，以各個預設區段中各感應點的第一參考感應變化量進行比較，取各感應點中的最大第一參考感應變化量作為此預設區段之參考點的第二參考感應變化量，具體方式係如以下所述：

請參閱圖6A所示，第一個的預設區段A1是以感應點S1作為參考點R1，參考點R1與在後的三個感應點S2~S4的第一參考感應變化量都一樣，因此保持以本身的第一參考感應變化量作為參考點R1的第二參考感應變化量(圖示中對應S1的空心圓點)。接著移到下一個預設區段A2，如圖6B所示，參考點R2的第一參考感應變化量與在前感應點S1、在後感應點S3~S5的第一參考感應變化量相較，其中感應點S5的第一參考感應變化量為最大，因此以感應點S5的第一參考感應變化量作為參考點R2的第二參考感應變化量。並移至下一個預設區段A3，如圖6C所示，參考點R3的第一參考感應變化量與在前感應點S1~S2、在後感應點S4~S6的第一參考感應變化量相較，其中感應點S6的第一參考感應變化量為最大，因此以感應點S6的第一參考感應變化量作為參考點R3的第二參考感應變化量。當預設區段不斷後移，即可以相同方式求得各個參考點的第二參考感應變化量，亦即各感應點的第二參考感應變化量(如圖6D所示)，亦即步驟(S25)的實施內容。

各參考點的第二參考感應變化量其實際上代表的意義是大面積雜訊的感應變化量，而初始感應變化量為因雜訊感應變化量疊加後抬起的感應變化量，因此只要將各參考點的第二參考感應變化量自其初始感應變化量中排除，即可得到物件原始的感應變化量，如圖6E所示，將各該感應點S1~Sn的初始感應變化量減去第二參考感應變化量後，即產生異於其初始感應變化量的第三參考感應變化量(圖中以三角黑點表示)，各該感應點S1~Sn的第三參考感應變化量將相同或趨近於原始的感應變化量，藉此可以準確的找到物件的座標位置，亦即有效濾除了大面積雜訊，而上述功能係由步驟(S3)所實現。

由上述可知，前述觸控裝置及掃描方法透過設定預設區段方式找出各感應點的第一、第二參考感應變化量，再以感應點的初始感應變化量與第二參考感應變化量比較後產生第三參考感應變化量，以供判斷物件的座標位置，即可濾除大面積的雜訊而保留原始的物件感應資訊，從而有效的解決既有濾除大面積雜訊技術可能造成座標誤判的問題。

在前述實施例中，是以每一個感應點作為預設區段中的參考點，而在各個預設區段中找出每一個參考點的第一至第三參考感應變化量。然而，本發明並不以全部感應點都作為參考點為必要的實施條件，在以下的第二較佳實施例中，將說明利用感應線上部分感應點作為參考點，而在各個預設區段中找出各個參考點的第一至第三參考感應變化量的實施方式：

請參閱圖7A所示，第一個的預設區段A1仍以第一個感應點S1作為參考點R1，並判斷感應點S1到感應點S4的感應變化量，由於參考點R1本身的初始感應變化量最小，因此以本身的初始感應變化量作為參考點R1的第一參考感應變化量(圖示中對應感應點S1的實心黑點)。接著移到下一個預設區段，如圖7B所示，第二個預設區段A2不再以第二個感應點S2作為參考點，而是以第三個(含)以後的感應點作為參考點，亦即參考點與參考點之間相隔一個以上的感應點，本實施例，係令參考點與參考點之間相隔一個感應點。

因此第二個預設區段A2的參考點R2由第三個感應點S3構成，在第二個預設區段A2內所有感應點S1~S6，感應點S1的初始感應變化量仍然最小，故仍以感應點S1的初始感應變化量作為第二個參考點R2的第一參考感應變化量；接著再移到第三個預設區段A3，如圖7C所示，其參考點R3係由與前一個參考點R2(本圖中未示)相隔一個感應點的感應點S5所構成，而第三預設區段A3的感應點S2~S8中，感應點S2的初始感應變化量最小，所以由感應點S2的初始感應變化量作為參考點R3的第一參考感應變化量。利用上述方式一一取得各個相隔一感應點距離的各該參考點的第一參考感應變化量(如圖7D所示)。

接著，是由一發散條件和各該作為參考點的感應點的第一參考感應變化量來決定各該感應點的第二參考感應變化量，請參閱圖8A所示，第一個的預設區段A1是以感應點S1作為參考點R1，參考點R1與在後感應點S3的第一參考感應變化量都一樣，因此保持以本身的第一參考感應變化量作為參考點R1的第二參考感應變化量(圖示中對應S1的空心圓點)。接著移到下一個預設區段A2，如圖8B所示，參考點R2的第一參考感應變化量與在前感應點S1、在後感應點S5的第一參考感應變化量相較，感應點S5的第一參考感應變化量為最大，因此以感應點S5的第一參考感應變化量作為參考點R2的第二參考感應變化量。並移至下一個預設區段A3，如圖8C所示，參考點R3係由感應點S5構成，其第一參考感應變化量與在前感應點S3、在後感應點S7的第一參考感應變化量相較，其中感應點S7的第一參考感應變化量為最大，因此以感應點S7的第一參考感應變化量作為參考點R3的第二參考感應變化量。當預設區段不斷後移，即可以相同方式求得各個參考點的第二參考感應變化量，亦即各作為參考點的感應點的第二參考感應變化量(如圖8D所示)，而將各參考點的初始感應變化量減去其第二參考感應變化量後，即取得其原始的感應變化量，用以作為後續判斷物件座標之用。

利用上述方式執行收歛條件與發散條件，仍可有效濾除大面積雜訊，然可以進一步縮短運算時間，提高物件座標判讀效率。

10‧‧‧觸控裝置
11‧‧‧觸控板
111‧‧‧第一軸感應線
112‧‧‧第二軸感應線
S1~Sn‧‧‧感應線
A、A’、A”‧‧‧預設區段
A1、A2、A3、A5‧‧‧預設區段
R、R’、R”‧‧‧參考點
R1、R2、R3、R5‧‧‧參考點

圖1 係本發明一較佳實施例的觸控裝置結構示意圖。圖2 係本發明一較佳實施例的方法流程圖。圖3 係一感應線上各感應點的感應變化量曲線圖。圖4 本發明標示有預設區段的感應變化量曲線圖。圖5A~5D 係本發明一較佳實施例中由各預設區段找出各參考點第一參考感應變化量的示意圖。圖6A~6E 係本發明一較佳實施例中由各參考點第一參考感應變化量找出第二參考感應變化量的示意圖。圖7A~7D 係本發明又一較佳實施例中由各預設區段找出各參考點第一參考感應變化量的示意圖。圖8A~8D 係本發明又一較佳實施例中由各參考點第一參考感應變化量找出第二參考感應變化量的示意圖。圖9 已知口字膠貼合的觸控裝置示意圖。圖10 已知觸控裝置的感應圖框示意圖。圖11 已知觸控裝置以減去定值方式濾除雜訊後的感應圖框示意圖。

Claims (13)

1. 一種觸控裝置的掃描方法，其中該觸控裝置具有m個感應點，m為正整數；其中該方法包括：取得各該感應點的初始感應變化量；決定各該感應點的一第一參考感應變化量以及一第二參考感應變化量，包含：一決定第一參考感應變化量步驟，包含以該m個感應點的其中一個感應點作為一參考點以界定一預設區段，其中該預設區段的寬度為包含該參考點的n個感應點，n為正整數且m>n，並以該預設區段內各該感應點之初始感應變化量中的一最小初始感應變化量作為該參考點的第一參考感應變化量，並重複該決定該第一參考感應變化量步驟直到該所有感應點都有一個對應的該第一參考感應變化量；以及一決定第二參考感應變化量步驟，包含以上述決定該第一參考感應變化量步驟中的其中一個預設區段內該所有感應點的該第一參考感應變化量中的一最大第一參考感應變化量，作為該預設區段內作為該參考點之感應點的第二參考感應變化量，並重複決定該第二參考感應變化量步驟直到該所有感應點都有一個對應的第二參考感應變化量；以及根據各該感應點的初始感應變化量和各該第二參考感應變化量進行運算，以獲得對應各該感應點的一第三參考感應變化量，用以供後續進行座標運算。
2. 如請求項1所述觸控裝置的掃描方法，各該參考點係由該m個感應點中的每一個感應點所構成。
3. 如請求項1所述觸控裝置的掃描方法，相鄰的參考點與該參考點之間係相隔一個以上的感應點。
4. 如請求項1至3中任一項所述觸控裝置的掃描方法，該m個感應點係位於同一感應線上。
5. 如請求項4所述觸控裝置的掃描方法，該觸控裝置具有複數感應線，每一感應線上具有該m個感應點。
6. 如請求項5所述觸控裝置的掃描方法，經取得各該感應線上各該參考點的該第三參考感應變化量，以判斷一物件的座標位置。
7. 如請求項1所述觸控裝置的掃描方法，其中該初始感應變化量為一電容感應變化量。
8. 一種觸控裝置，包括：一觸控板，具有m個感應點；一控制模組，分別和該觸控板上的各該感應點電連接，並執行以下步驟：取得各該感應點的初始感應變化量；決定各該感應點的一第一參考感應變化量，包含以該m個感應點的其中一個感應點作為一參考點以界定一預設區段，其中該預設區段的寬度為包含該參考點的n個感應點，n為正整數且m>n，並以該預設區段內各該感應點之初始感應變化量中的一最小初始感應變化量作為該參考點的第一參考感應變化量，並重複該決定該第一參考感應變化量步驟直到該所有感應點都有一個對應的該第一參考感應變化量；決定各該感應點的一第二參考感應變化量，包含以上述決定該第一參考感應變化量步驟中的其中一個預設區段內該所有感應點的該第一參考感應變化量中的一最大第一參考感應變化量，作為該預設區段內作為該參考點之感應點的第二參考感應變化量，並重複決定該第二參考感應變化量步驟直到該所有感應點都有一個對應的第二參考感應變化量； 根據各該感應點的初始感應變化量和各該第二參考感應變化量進行運算，以獲得對應各該感應點的一第三參考感應變化量，用以供後續進行座標運算。
9. 如請求項8所述的觸控裝置，該m個感應點係位於同一感應線上。
10. 如請求項9所述的觸控裝置，該觸控板具有複數感應線，每一感應線上具有該m個感應點。
11. 如請求項10所述的觸控裝置，經取得各該感應線上各該參考點的該第三參考感應變化量，以判斷一物件的座標位置。
12. 如請求項8所述的觸控裝置，相鄰的參考點與該參考點之間係相隔一個以上的感應點。
13. 如請求項8所述的觸控裝置，其中該初始感應變化量為一電容感應變化量。