TWI525498B - 觸控軌跡的偵測裝置、系統及其方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於觸控技術,特別係關於雜訊的電磁相容性為A等級(Class A)的觸控技術。
電子產品會發出電磁波干擾到其他電子產品,也會受到其他電子產品或電氣系統的電磁波干擾。因此,電子產品的生產設計者必須考量到電子產品的電磁相容性(electromagnetic compatibility,EMC)。電磁相容性通常指的是無意間產生、傳播、以及接收的電磁波對於外界造成電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)的程度,或是外界的電磁波對於電子產品造成電磁干擾的程度。
觸控螢幕通常是電子產品的重要人機介面之一。一般來說,觸控螢幕擁有相對較大面積的感測電極,而且觸控螢幕的偵測原理是針對感測電極上的微弱電流進行檢測。因此,觸控螢幕對於外界的電磁干擾相對地比較敏感,例如是外界的電磁干擾會藉由人體或觸控筆接近或觸碰到觸控螢幕而令感測電極受到影響,或者是經由電源線或其他I/O電纜傳播而來的電磁能量而令感測電極受到影響。雜訊
電子產品的電磁相容性可以使用者的經驗進行分類,當雜訊發生時,若使用者對雜訊沒有任何發覺,則該電子產品對於雜訊的電磁相
容性可被稱為A等級(Class A)。當雜訊發生時,若使用者發現了雜訊所衍生的影響,但在雜訊消失後,使用者又回復到正常使用經驗時,則該電子產品對於雜訊的電磁相容性可被稱為B等級(Class B)。
以目前的電容式觸控螢幕來說,通常需要複數條驅動電極發出驅動波,而由與複數條驅動電極互相露出的複數條感測電極進行偵測。上述的驅動波具有某一工作頻率,而感測電極上的偵測與取樣的時機也相應於該工作頻率。當外界的電磁干擾隨著人體或觸控筆,或經由電源線或其他I/O電纜影響到感測電極時,干擾波通常也具有某一頻率。
當複數條驅動電極不發出驅動波的時候,可以利用感測電極來偵測外界的干擾波。當干擾波的頻率接近、等同、或與工作頻率互為諧振波時,感測電極對驅動電極所發出驅動波的偵測與取樣將會受到非常嚴重的同步干擾。所以,電容式觸控螢幕必須改變複數條驅動電極所發出之驅動波的工作頻率,令干擾波的頻率不再接近、等同、或與工作頻率不互為諧振波。
當改變驅動波的工作頻率之後,至少可能發生兩個情況。一則是感測電極所感測的值發生變化,使得所偵測的位置發生改變。二則是感測電極在工作頻率改變的期間,停止報出接觸點。假設使用者以手指頭畫出直線的中途時改變驅動波的工作頻率,那麼可能會發生畫出的線段中斷,以及線段不連續的現象,以至於使用者原本想要達成的作業失敗。雖然,使用者再次畫線段時會成功,亦即使用者又回復到正常使用經驗,也就是對於雜訊的電磁相容性為B等級(Class B)。
總上所述,為了滿足更好的使用者經驗,市場上亟須一種對
於雜訊的電磁相容性為A等級的電容式觸控裝置。
在一實施例當中,本發明提供一種觸控面板的偵測方法,包含:於偵測到雜訊後,改變工作頻率後對複數條感測電極進行第一次感測,以得到複數條第一感測訊號值,並設為複數條基準值;令該複數條第一感測訊號值當中具有平整度瑕疵者,設為假基準值;對該複數條感測電極進行第二次感測,以得到複數條第二感測訊號值;根據該複數條基準值與該複數條第二感測訊號值,判斷一第二近接事件是否存在;當該第二近接事件不存在時,判斷一近接事件旗標是否被設置;當該近接事件旗標被設置時,判斷是否有假基準值存在;以及當有假基準值存在時,回報該近接事件旗標所對應的一第一近接事件。
在另一實施例中,本發明提供一種觸控偵測裝置,用於偵測一觸控面板上的近接事件。該觸控偵測裝置包含一驅動電極連接介面,用於連接至該觸控面板上的複數條驅動電極,並且以某一工作頻率的電壓驅動該複數條驅動電極;一感測電極連接介面,用於連接至該觸控面板上的複數條感測電極,並且接收該複數條感測電極的複數條感測訊號值;以及一控制模組,連接至該驅動電極連接介面與該感測電極連接介面。該觸控偵測裝置用於執行上述的步驟。
在更一實施例中,本發明包含一種觸控偵測系統,包含上述的觸控面板與觸控偵測裝置。
在一實施例中,提供一種觸控軌跡的偵測方法,用於防止觸控軌跡在雜訊干擾時斷線。該偵測方法包含:於偵測到雜訊後,改變驅動
信號的頻率;將第一次感測後所得的複數條第一感測訊號值設為複數條基準值;分別計算第二次感測後所得的複數條第二感測訊號值與該複數條基準值的複數個差值;判斷該複數個差值是否都小於一門檻值;當該複數個差值都小於該門檻值時,判斷該複數條基準值的平整度是否大於一平整度門檻值;以及當判斷大於該平整度門檻值時,回報改變驅動信號的頻率之前的一第一近接事件。
在另一實施例中,提供一種觸控軌跡的偵測裝置,用於防止觸控軌跡在雜訊干擾時斷線,用於執行上述步驟。
在更一實施例中,提供一種觸控軌跡的偵測系統,用於防止觸控軌跡在雜訊干擾時斷線。該偵測系統包含:一觸控面板,包含複數條驅動電極與複數條感測電極;以及一偵測裝置,連接到該複數條驅動電極與該複數條感測電極,用於執行上述步驟。
本發明的主要精神之一,在於偵測到雜訊而更換工作頻率之後,在近接物件仍停留在觸控面板上而無法取得正確的基準值時,回報舊有的近接事件以便讓使用者感受不到雜訊對於觸控偵測系統的影響。
110‧‧‧訊號量
120‧‧‧訊號量
190‧‧‧位置
210‧‧‧訊號量
220‧‧‧訊號量
320‧‧‧訊號量
390‧‧‧位置
420‧‧‧訊號量
510~565‧‧‧步驟
600‧‧‧觸控偵測系統
610‧‧‧觸控面板
612‧‧‧驅動電極
614‧‧‧感測電極
620‧‧‧觸控偵測裝置
622‧‧‧驅動電極連接介面
624‧‧‧感測電極連接介面
626‧‧‧控制模組
710~760‧‧‧步驟
第一圖為一感測電極在第一工作頻率時所感測之訊號量的一示意圖。
第二圖為一感測電極在第二工作頻率時所感測之訊號量的一示意圖。
第三圖為一感測電極於第二工作頻率時有一近接物件移動後所感測之訊號量的一示意圖。
第四圖為為一感測電極於第二工作頻率時有一近接物件離開後所感測之訊
號量的一示意圖。
第五圖為根據本發明一實施例的報點方法的流程示意圖。
第六圖為根據本發明一實施例的一觸控偵測系統的一示意圖。
第七圖為根據本發明另一實施例的報點方法的流程示意圖。
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。而為了提供更清楚的描述及使該項技藝的普通人員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進行繪圖,某些尺寸或其他相關尺度的比例可能被凸顯出來而顯得誇張,且不相關的細節部分並沒有完全繪出,以求圖示的簡潔。
請參考第一圖所示,橫軸表示某一條感測電極延伸的方向,縱軸表示該條感測電極所感測到的訊號量。在一實施例中,該條感測電極與複數條驅動電極有複數個交集點,透過逐一驅動該複數條驅動電極,就可以依序透過該條感測電極取得關於各個交集點的訊號值。在另一實施例中,橫軸也可以表示某一條驅動電極延伸的方向。同樣地,該條驅動電極與複數條感測電極有複數個交集點,縱軸表示該複數條感測電極在各個交集點所感測到的訊號量。本領域的普通技術人員可以理解到,這兩個實施例所得的訊號量之方向即為感測電極或驅動電極的延伸方向,兩者通常是正交的。無論是哪一種,所得到的感測訊號量均可適用於下述的實施例。
橫線110表示是該觸控螢幕的其中一條驅動電極以第一工作頻率驅動時,由複數條感測電極進行感測所得到的訊號量,充當是基準值
(baseline或stray)。該橫線110的均勻度(或稱平整度)必須符合某一條件,才能作為一真實基準值。在本發明當中所稱的訊號量,可以直接由感測電極所感測的電性變化量量測而來,也可以是由相鄰的感測電極所感測的電性變化量之差值還原而來,也可以是相鄰的感測電極所感測的電性變化量之差值的差值還原而來,本發明並不限定訊號值從何而來。
在第一工作頻率下的感測電極所感測到的訊號量為曲線120,其中在位置190為中心的部分有一突起。則觸控螢幕可以藉由比較曲線120與橫線110的差異,計算出在位置190的地方有一較大的電容變化量,因此據以得出在位置190有導電物體靠近或接觸(簡稱為近接)觸控螢幕。
當觸控螢幕在進行下一輪掃描之前,經由感測電極偵測到外界干擾波的頻率接近、等同、或與第一工作頻率互為諧振波時,決定將下一輪掃描時的驅動電極的驅動波之頻率改變為第二工作頻率,以避免外界干擾波的嚴重干擾。在進行下一輪掃描之前,由於偵測到近接物件,所以會設置近接事件的旗標。
請參考第二圖所示,在第二輪以第二工作頻率掃描時,由於工作頻率有了變化,因此對應到第一工作頻率的舊基準值110必須被更新。然而,此時外界的近接物件仍然留在觸控螢幕之上,所以第二輪掃描所得到的訊號量為曲線210。儘管該曲線210的均勻度在位置190的地方明顯不均勻,但曲線210是第二工作頻率之下的頭次掃描結果,所以只能將曲線210充當是相應於第二工作頻率的基準值。不過,由於均勻度的不佳,曲線210所代表的基準值是被質疑的。可以將此基準值稱為假基準值或特殊基準值。
當觸控螢幕以第二工作頻率繼續掃描時,會得到曲線220的
感測結。與曲線210相比,曲線220的電容變化量幾乎是一致的,比較不出兩者的差異,因而偵測不到近接物件。無論以感測電極的各點之感測值、相鄰感測值的差值、與/或相鄰感測值之差值的雙差值,都無法偵測出觸控螢幕上的近接物件。不過觸控螢幕會去檢查近接事件的旗標是否被設置,與/或計算曲線220的平整度。當近接事件的旗標被設置,且曲線220的平整度有瑕疵,但依據兩輪掃描所得的曲線的差異偵測不到任何近接物件時,觸控螢幕可以直接報假點。比方說重複報位置190,或是以該近接物件的推測位置來報假點。如果近接物件是人類手指的話,由於指尖本身會遮住一部分的螢幕,因此重複報位置190作為假點的話,並不會影響使用者經驗,也不會讓近接事件的連線中斷。所以,此種做法可以讓該觸控螢幕與其電子產品對於雜訊的分類為A等級,亦即使用者對雜訊沒有任何感覺。
當近接物件繼續在觸控螢幕上移動,逐漸移開位置190且移往其他位置時,則掃描的結果請見第三圖。當新的掃描曲線320的突起部分逐漸與假基準值的曲線210錯開時,由於曲線320與曲線210所相差的訊號值之尖峰移開了位置190,因此,可以由感測電極的各點之感測值、相鄰感測值的差值、與/或相鄰感測值之差值的雙差值,偵測出觸控螢幕上的近接物件位於新的位置390。
由於在報點時,先在位置190或附近報假點,接著在新位置390報新點,且由於設置了近接事件的旗標,代表近接事件的狀態是持續的,所以會將位置190的假點連線到位置390的新點,使得近接事件的連線是連續的。此種做法可以讓該觸控螢幕與其電子產品對於雜訊的分類為A等級,亦即使用者對雜訊沒有任何感覺。當有了新的偵測位置390,其與近接
事件旗標所相應的位置190不同之後,可以清除近接事件旗標。
當近接物件在位置190往遠離觸控螢幕的方向離開時,則掃描的結果請見第四圖。由於近接物件離開了觸控螢幕的表面附近,所以掃描到的訊號量是近乎平直的橫線420。由於橫線420與假基準值曲線210在位置190附近的差值為負值,而且橫線420的平整度並沒有瑕疵。因此,觸控螢幕會將沒有瑕疵的橫線420取代假基準值曲線210作為新的基準值,並且停止報假點,亦即表示近接物體已經離開觸控螢幕,並且清除近接事件旗標。此種做法可以讓該觸控螢幕與其電子產品對於雜訊的分類為A等級,亦即使用者對雜訊沒有任何感覺。
在某些實施例中,觸控螢幕不僅僅是將對應到某一條感測電極的橫線420作為新的基準值,還將所有感測電極的感測值作為整個觸控螢幕在第二工作頻率下的新基準值。換言之,更換基準值可以逐條感測電極的方式進行更新,也可以更新每一條感測電極的基準值。特別是在多指觸控的情況下,適合採用逐條感測電極更新的方式,以免影響到其他未離開觸控螢幕的近接物件的報假點作業。
上述平整度的瑕疵計算,可以將某一條感測電極的相鄰兩點之差值,與門檻值進行比較。當差值大於門檻值時,可以將該條感測電極的訊號值的平整度視為有瑕疵。還可以將相鄰兩條感測電極之相應兩點的差值,與門檻值進行比較。當相鄰兩條感測電極之相應兩點的差值之差值大於門檻值時,可以將該兩條電極的訊號值的平整度視為有瑕疵。上述的三個門檻值可以相同,也可以各不相同。
在某一些情況下,當任何一條感測電極之訊號值的平整度有
瑕疵時,可以視為整個觸控螢幕的訊號值的平整度有瑕疵。當任何相鄰兩條第二電極之訊號值的平整度有瑕疵時,也可以是為整個觸控螢幕的訊號值的平整度有瑕疵。或者,在某些情況下,可以將平整度的瑕疵侷限在該感測電極或該相鄰的兩條感測電極之間。
請參考第五圖,其為本發明一實施例的報點方法的流程示意圖。可以參考前述第一圖到第四圖的說明。實施本方法的前提是偵測到了雜訊,而決定要在近接物件在觸控螢幕上的時候轉換工作頻率。
步驟510:設置近接事件旗標。
步驟515:改變工作頻率後進行掃描。此次掃描所得的訊號值可以是曲線210。
步驟520:將平整度有瑕疵的曲線210設為假基準值。
步驟525:掃描得到新訊號值,該新訊號值可以是第二圖的曲線220、第三圖的曲線320、或是第四圖的橫線420。
步驟530:判斷偵測到近接事件,當偵測到近接事件時,步驟525所得到的新訊號值可能是第三圖的曲線320,所以繼續執行步驟535。當未偵測到近接事件時,該新訊號值可能是第二圖的曲線220或是第四圖的橫線420,故執行步驟540。
步驟535:當偵測到近接事件後,就可以清除在步驟510所設置的近接事件旗標,並且報新點。
步驟540:判斷是否設置近接事件旗標。當已經設置近接事件旗標時,進入步驟555,否則執行步驟550。
步驟550:當未偵測到近接事件且未設置近接事件旗標時,
則無需報點。當執行到步驟550時,觸控螢幕可能已經進入到正常狀態。
步驟555:判斷新訊號值是否具有平整度瑕疵。如果有的話,執行步驟560,否則執行步驟565。
步驟560:當偵測不到近接事件,而旗標已經設置,且新訊號值具有平整度瑕疵時,則需要報假點。如第二圖所示的例子。
步驟565:當偵測不到近接事件,而旗標已經設置,且新訊號值不具平整度瑕疵時,如第四圖的範例。則可以用新訊號值取代舊的假基準值、清除近接事件旗標、以及無須報點。
上述的步驟535、550、560、565結束後,均可以再執行步驟525。
請參考第六圖所示,其為根據本發明一實施例的一觸控偵測系統600的一示意圖。該觸控系統600包含一觸控面板610與一觸控偵測裝置620。該觸控偵測裝置620用於偵測該觸控面板610上的近接事件。該觸控面板610包含複數條驅動電極612與複數條感測電極614。該觸控偵測裝置620包含一驅動電極連接介面622,用於連接至該觸控面板610上的複數條驅動電極612,並且以某一工作頻率的電壓驅動該複數條驅動電極612。該觸控偵測裝置620包含一感測電極連接介面624,用於連接至該觸控面板610上的複數條感測電極614,並且接收該複數條感測電極614的複數條感測訊號值。
該觸控偵測裝置620還包含一控制模組626,連接至該驅動電極連接介面622與該感測電極連接介面624。該控制模組626用於執行下列步驟:於偵測到雜訊後,改變工作頻率後對該複數條感測電極進行第一次感測,以得到複數條第一感測訊號值,並設為複數條基準值;令該複數條第
一感測訊號值當中具有平整度瑕疵者,設為假基準值;對該複數條感測電極進行第二次感測,以得到複數條第二感測訊號值;根據該複數條基準值與該複數條第二感測訊號值,判斷一第二近接事件是否存在;當該第二近接事件不存在時,判斷一近接事件旗標是否被設置;當該近接事件旗標被設置時,判斷是否有假基準值存在;以及當有假基準值存在時,回報該近接事件旗標所對應的一第一近接事件。
除了上述的步驟之外,控制模組626還可以實現上述的其他實施例,特別是第五圖所示的流程圖,以及其各式可能的變化。
請參考第七圖所示,其為根據本發明另一實施例的報點方法的流程示意圖。可以參考前述第一圖到第六圖的說明。實施本方法的前提是偵測到了雜訊,而決定要在近接物件在觸控螢幕上的時候轉換工作頻率。如同第六圖所示的實施例,控制模組626除了可以執行第五圖所示的報點方法之外,也可以執行第七圖所示實施例以及其各種變形。
步驟710:於偵測到雜訊後,改變驅動信號的頻率。
可選的步驟715:設置該近接事件旗標與其所對應的該第一近接事件。
步驟720:將第一次感測後所得的複數條第一感測訊號值設為複數條基準值。
步驟730:分別計算第二次感測後所得的複數條第二感測訊號值與該複數條基準值的複數個差值。
步驟740:判斷該複數個差值是否都小於一門檻值。
步驟750:當該複數個差值都小於該門檻值時,判斷該複數
條基準值的平整度是否大於一平整度門檻值。
可選的步驟755:當判斷大於該平整度門檻值時,判斷一近接事件旗標是否被設置。
步驟760:回報改變驅動信號的頻率之前的一第一近接事件。
在一實施例中,可以不執行上述的可選步驟715與755。在另一實施例中,可以執行上述的可選步驟715與755。在執行步驟755之後,步驟760是當該近接事件旗標被設置時,回報與該近接事件旗標所對應的該第一近接事件。
在一實施例當中,平整度大於該平整度門檻值所對應的至少一個該感測電極,其所對應的該差值小於該門檻值。
如第三圖所示的實施例,第七圖的方法更包含當至少一個該差值大於該門檻值時,根據至少一個該差值來計算一第二近接事件;以及回報該第二近接事件。如果有設置上述的近接事件旗標,則第七圖的方法更包含清除此近接事件旗標。
本發明的主要精神之一,在於偵測到雜訊而更換工作頻率之後,在近接物件仍停留在觸控面板上而無法取得正確的基準值時,回報舊有的近接物件以便讓使用者感受不到雜訊對於觸控偵測系統的影響。
710~760‧‧‧步驟
Claims (18)
- 一種觸控軌跡的偵測方法,用於防止觸控軌跡在雜訊干擾時斷線,包含:於偵測到雜訊後,改變驅動信號的頻率;將第一次感測後所得的複數條第一感測訊號值設為複數條基準值;分別計算第二次感測後所得的複數條第二感測訊號值與該複數條基準值的複數個差值;判斷該複數個差值是否都小於一門檻值;當該複數個差值都小於該門檻值時,判斷該複數條基準值的平整度是否大於一平整度門檻值;以及當判斷大於該平整度門檻值時,回報改變驅動信號的頻率之前的一第一近接事件。
- 如申請專利範圍第1項的觸控軌跡的偵測方法,更包含:當判斷大於該平整度門檻值時,判斷一近接事件旗標是否被設置;以及當該近接事件旗標被設置時,回報與該近接事件旗標所對應的該第一近接事件。
- 如申請專利範圍第2項的觸控軌跡的偵測方法,在改變驅動信號的頻率步驟更包含:設置該近接事件旗標與其所對應的該第一近接事件。
- 如申請專利範圍第1項的觸控軌跡的偵測方法,其中平整度大於該平整度門檻值所對應的至少一個該感測電極,其所對應的該差值小於該門檻值。
- 如申請專利範圍第1項的觸控軌跡的偵測方法,更包含:當至少一個該差值大於該門檻值時,根據至少一個該差值來計算一第二近接事件;以及回報該第二近接事件。
- 如申請專利範圍第5項的觸控軌跡的偵測方法,更包含:清除一近接事件旗標。
- 一種觸控軌跡的偵測裝置,用於防止觸控軌跡在雜訊干擾時斷線,包含:一驅動電極連接介面,用於連接一觸控面板的複數條驅動電極;一感測電極連接介面,用於連接該觸控面板的複數條感測電極,並且接收該複數條感測電極的複數條感測訊號值;以及一控制模組,連接至該驅動電極連接介面與該感測電極連接介面,並用於執行下列步驟:於偵測到雜訊後,改變驅動信號的頻率;將第一次感測後所得的複數條第一感測訊號值設為複數條基準值;分別計算第二次感測後所得的複數條第二感測訊號值與該複數條基準值的複數個差值;判斷該複數個差值是否都小於一門檻值;當該複數個差值都小於該門檻值時,判斷該複數條基準值的平整度是否大於一平整度門檻值;以及 當判斷大於該平整度門檻值時,回報改變驅動信號的頻率之前的一第一近接事件。
- 如申請專利範圍第7項的偵測裝置,其中上述的控制模組更用於執行下列步驟:當判斷大於該平整度門檻值時,判斷一近接事件旗標是否被設置;以及當該近接事件旗標被設置時,回報與該近接事件旗標所對應的該第一近接事件。
- 如申請專利範圍第8項的偵測裝置,其中上述的控制模組更用於在改變驅動信號的頻率步驟時,設置該近接事件旗標與其所對應的該第一近接事件。
- 如申請專利範圍第7項的偵測裝置,其中平整度大於該平整度門檻值所對應的至少一個該感測電極,其所對應的該差值小於該門檻值。
- 如申請專利範圍第7項的偵測裝置,其中上述的控制模組更用於執行下列步驟:當至少一個該差值大於該門檻值時,根據至少一個該差值來計算一第二近接事件;以及回報該第二近接事件。
- 如申請專利範圍第11項的偵測裝置,其中上述的控制模組更用於執行下 列步驟:清除一近接事件旗標。
- 一種觸控軌跡的偵測系統,用於防止觸控軌跡在雜訊干擾時斷線,包含:一觸控面板,包含複數條驅動電極與複數條感測電極;以及一偵測裝置,連接到該複數條驅動電極與該複數條感測電極,用於執行下列步驟:於偵測到雜訊後,改變該複數條驅動電極之驅動信號的頻率;將該複數條感測電極第一次感測後所得的複數條第一感測訊號值設為複數條基準值;分別計算該複數條感測電極第二次感測後所得的複數條第二感測訊號值與該複數條基準值的複數個差值;判斷該複數個差值是否都小於一門檻值;當該複數個差值都小於該門檻值時,判斷該複數條基準值的平整度是否大於一平整度門檻值;以及當判斷大於該平整度門檻值時,回報改變驅動信號的頻率之前的一第一近接事件。
- 如申請專利範圍第13項的偵測系統,其中上述的偵測裝置更用於執行下列步驟:當判斷大於該平整度門檻值時,判斷一近接事件旗標是否被設置;以及當該近接事件旗標被設置時,回報與該近接事件旗標所對應的該第一近 接事件。
- 如申請專利範圍第14項的偵測系統,其中上述的偵測裝置更用於在改變驅動信號的頻率步驟時,設置該近接事件旗標與其所對應的該第一近接事件。
- 如申請專利範圍第13項的偵測系統,其中平整度大於該平整度門檻值所對應的至少一個該感測電極,其所對應的該差值小於該門檻值。
- 如申請專利範圍第13項的偵測系統,其中上述的偵測裝置更用於執行下列步驟:當至少一個該差值大於該門檻值時,根據至少一個該差值來計算一第二近接事件;以及回報該第二近接事件。
- 如申請專利範圍第17項的偵測系統,其中上述的偵測裝置更用於執行下列步驟:清除一近接事件旗標。
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