TWI533166B - 觸控物件識別方法 - Google Patents

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Description

觸控物件識別方法
本發明係一種觸控面板之觸控筆識別方法，尤指一種可正確識別非雜訊感應訊號之方法。
由於觸控面板1設置於LCM上時，會因LCM的描掃線進行掃描而產生雜訊(以下簡稱LCM雜訊)，影響觸控面板識別觸碰點位置準確度，首先請參閱圖5A及5C所示，由觸控面板1上感應觸控筆及手指的觸控範圍的對應電容量變化值dVstylus、dVfinger來看，其中電容變化值係為基準值減去真實感應訊號，均受到LCM雜訊影響而升高至dVS、dVf，若要正確地計算觸控筆或手指的實際電容量變化值dVS、dVf，則必須扣除其對應的LCM雜訊產生的電容量變化值dVnoise；因此，一般作法係預設一固定的雜訊臨界值，於獲得觸控筆或手指感應的電容量變化值中直接扣除該雜訊臨界值，避免雜訊影響。
然而，雜訊電容量變化值dVnoise會抖動，如圖5B所示，因此預設一固定雜訊臨界值顯得困難。若預設雜訊臨界值較低，則因雜訊電容量變化值非定值，而有可能將其誤判為觸控筆的感應訊號；反之，則會將真正的觸控筆的觸碰點忽略之，手指感應的電容量 變化值一般會大於觸控筆電容量變化值以及雜訊電容量變化值，則無此影響。
由上述說明可知，目前觸控面板可以觸控筆或手指進行觸控已為常見，因此如何能正確地識別出觸控筆位置，則顯得更為重要。
有鑑於上述既有識別觸控筆位置時易受液晶顯示面板雜訊而誤判，本發明主要目的係提供一種自液晶顯示面板雜訊中正確識別出觸控筆之識別方法，準確地找出觸控面板上的觸控筆位置。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該觸控物件識別方法，係應用於一觸控面板，該觸控物件識別方法係包含有：(A)讀取第一方向上m個電容變化值，該m個電容變化值分別對應該觸控面板的m個感應單元；(B)判斷第k個感應單元的電容變化值與另一感應單元的電容變化值的差值是否大於一預設雜訊抖動值；其中k為大於等於1並且小於等於m的正整數；(C)判斷該第k個感應單元的電容變化值是否大於其相鄰感應單元的電容變化值；(D)若該差值大於該預設雜訊抖動值，並且該第k個感應單元的電容變化值大於相鄰感應單元的電容變化值，則判斷一觸控筆碰觸該觸控板。
由於觸控筆的感應訊號斜率明顯較雜訊訊號斜率高，因此本發明藉由判斷該觸控板上各感應單元與其它感應單元之間的差值，再判斷該差值大於該預設雜訊抖動值後，再進一步判斷該目前感 應單元的電容變化值是否較相鄰感應單元的電容感應值為大；若是，則代表為觸控筆的感應訊號，進而定義出觸控筆位置；是以，本發明確實可正確地辨別出觸控筆觸碰位置。
1‧‧‧觸控面板
圖1A：係本發明觸控筆識別方法的第一較佳實施例流程圖。
圖1B：係本發明觸控筆識別方法的第二較佳實施例流程圖。
圖1C：係本發明觸控筆識別方法中更新基準值的流程圖。
圖1D：係感應圖框上觸控筆及手指觸碰位置的對應電容變化值示意圖。
圖2A、2B：係本發明觸控筆識別方法的詳細流程圖。
圖2C：係依據圖2B找出觸控筆觸碰感測點的座標流程圖。
圖3A至3D：係四種依圖2C觸控筆觸碰感測點座標找出有效觸控筆座標位置的示意圖。
圖4A至4D：係依圖3A找出有效觸控筆座標位置的實際電容變化值計算過程示意圖。
圖5A：係觸控面板感應圖框示意圖。
圖5B：係對應圖5A感應圖框上雜訊電容變化值示意圖。
圖5C：係對應圖5A感應圖框上觸控筆及手指觸碰位置的對應電容變化值示意圖。
本發明可正確地識別出觸控筆位置，主要藉由觸控筆的感應訊號斜率明顯較雜訊訊號斜率高的特徵，預設一雜訊訊號斜率，再依據該雜訊訊號斜率，自目前感應圖框中找出其斜率高於該雜訊訊號斜率的感應訊號，即視為非LCM雜訊，可再進一步判斷其斜率高於雜訊訊號斜率的感應訊號又為其附近感應訊號最大者，即視為其觸控筆之感測點的感應訊號；以下謹進一步說明實現前述斜率比對的較佳實施例。
又本發明觸控物件識別方法係可應用於自感應掃描式(self sensing)的感應圖框，亦或是全點掃描式的感應圖框中；由於自感應掃描式的感應圖框係包含複數感應線訊號，故本發明觸控物件識別方法係自該感應圖框取得各感測線訊號的電容變化值，並依據電容變化值決定上述感應訊號之斜率；之後再判斷大於該雜訊抖動值的電容變化值是否為本感測線訊號最大，若是則為觸控筆之觸碰點。
請參閱圖1A及1C所示，係為本發明觸控筆識別方法應用於全點掃描式感應圖框中的一較佳實施例流程圖，其包含有以下步驟：預設一雜訊抖動值dVRnoise作為雜訊訊號斜率(S10)；取得一感應圖框中所有感測點的電容變化值(S11)；其中電容變化值係為基準值減去真實感應訊號而為正值；自該感應圖框的複數感測點中，判斷出觸控筆觸碰的感測點；即取相鄰感測點之電容變化值之差值，定義為上述感應訊號之斜率，並將大於雜訊抖動值dVRnoise之感測點的電容變化值，與其附近感測點的電容變化值相較，若已為最大者則為觸控筆之觸碰點的感測點(S12)；及 判斷目前感應圖框的所有感測點是否已有觸控筆觸碰的感測點(S13)；若無，則更新基準值(S14)，並接收下一感應圖框後返回S11；反之，則直接接收下一感應圖框後並返回S11中。
請配合參閱圖1B所示，係為本發明應用於手指及觸控筆雙用之觸控板的另一實施例，於本實施例中該觸控筆識別方法包含有：預設一雜訊抖動值dVRnoise作為雜訊訊號斜率及一手指電容變化臨界值dVfth(S10’)；取得一感應圖框中所有感測點的電容變化值(S11’)；其中電容變化值係為基準值減去真實感應訊號而為正值；取相鄰感測點之電容變化值之差值，定義為上述感應訊號之斜率，將小於該雜訊抖動值dVRnoise之感測點的電容變化值與該手指電容變化臨界值dVfth比較，若高於手指電容變化臨界值dVfth者，則非為LCM雜訊(S12’)；將大於雜訊抖動值dVRnoise之感測點的電容變化值，與其附近感測點電容變化值相較，若已為最大者則為觸控筆之觸碰點的感測點(S13’)；及判斷目前感應圖框的所有感測點是否已有判斷為非LCM雜訊或觸控筆的感測點(S14’)；若否，則更新一基準值(S15’)，並接收下一感應圖框後返回S11’；反之，則直接接收下一感應圖框後並返回S11’中。
上述二項實施例中更新基準值詳細步驟再如圖1C所示，即逐列取得各列的整列的感應訊號最小值減去基準值，判斷該差值是否大於0(S142)，若是則將整列各行的基準值加上該差值(S143)；反 之，則保留原本的基準值(S144)。由於該觸控面板於開機後的基準值會浮動，故藉由更新基準值可提高本發明識別觸控筆的觸碰點位置的準確度。
請進一步配合參閱圖2A及2B所示，進一步說明上述步驟的詳細執行動作。
上述自感應圖框的感測點中取得電容變化值步驟中，該感應圖框中包含呈列(n)、行(m)矩陣排列的複數感測點，且各感測點暫存器儲存一預設值，於本實施例中該預設值非0。
以逐列逐行方式標記各感測點的暫存器為LCM雜訊代碼(標記為0)、觸控筆訊號(標記差值)或手指訊號(標記電容變化值)，具體實施方式如下：依列順序自感應圖框中擷取一列的所有行感測點之電容變化值(S300)；將本列第一行感測點的電容變化值減去第二行感測點的電容變化值，並判斷該差值是否大於雜訊抖動值(S301)；若是，則代表本列第一行感測點未受LCM雜訊影響，並將差值儲入感測點暫存器中(S302)；若否，則代表本列的第一行感測點受到LCM雜訊影響，並將其感測點儲存器標記為0(S303)，再進行以下判斷；將本列全部感測點以每3感測點(前、中、後感測點)為一組進行以下判斷，直到預備標記最後一行感測點的暫存器為止(S304)：(a)將中感測點的電容變化值分別減去前感測點及後感測點的電容變化值，判斷二差值是否均小於雜訊抖動值(S305)；若是，則將該中感測點的暫存器標記為0(S306)；反之，則先判斷中感測點的暫存器 仍標記為預設值(S307)，代表未經本發明判斷過，確認後再執行以下步驟；(b)判斷中感測點的電容變化值是否大於手指電容變化臨界值(S308)；若是，則代表可能為手指觸控感測點，而直接標記中感測點暫存器為目前電容變化值(S309)；反之，則代表有可能為觸控筆觸碰的可能，故執行以下判斷步驟；及(c)將中感測點的電容變化值分別減去前感測點及後感測點的電容變化值，取二差值中最小者，再與0相較，以判斷中感測點是否大於前或後感測點(S310)，若最小差值高於0者，代表中感測點為觸控筆觸碰的感測點，將中感測點的暫存器存入此一差值(S311)；若小於0者，則代表中感測點為LCM雜訊，而將其暫存器存入0(S312)；至此已完成本列倒數第二行感測點是否為觸控筆的判斷，而本列最後一行感測點的判斷(S313)，則與本列第1行感測點相同，令最後一行感測點的電容變化值減去前一行感測點的電容變化值(S314)，並判斷是否大於雜訊抖動值(S315)；若是，則代表未受LCM雜訊影響，並將差值存入其暫存器(S316)；反之，則受LCM雜訊影響而標記其暫存器為0(S317)；回到第一步驟(S300)，直到最後一列已比對完畢為止(S318)。
再者，為能更準確地辨別出觸控筆的感測點，可依據各感測點暫存器所儲存之值再為判斷之。如圖2C所示，本發明係再進一步預設的觸控筆電容變化上臨界值及下臨界值判斷(S319)，依逐列逐行方式比對各感測點暫存器，比對各感測點暫存器的值是否大於該觸控筆電容變化下臨界值(S320)，若大於者，再進一步判斷該感測點的電容變化值是否為附近感測點的最大值(S321)；若否，則確定非為觸 控筆之感測點(S322)；若是，則再進一步確認其電容變化值是否小於與觸控筆電容變化上臨界值(S323)，若小於才確認目前感測點為真正的觸控筆的觸碰點(S324)。倘若本發明應用於多點觸控觸控面板時，則在此步驟中，可能會比對出到複數個感測點被視為觸控筆的觸碰點，而在此應用中會依據觸控面板規格(例如提供5個觸控筆使用)，則會預設數個(5個)觸控筆暫存器，當找出真正的觸控筆的感測點時，會先確認是否尚有空白的觸控筆暫存器，若有則將目前感測點的行、列座標存入(S326)；又倘若在上述規格下比對出第6感測點，則將第6感測點的電容變化值進一步與5個感測點中最小的電容變化值比對何者為大，若第6感測點的電容變化值大，則將其座標覆寫至該最小電容變化值的觸控筆暫存器中(S327)。至此已確認單觸控筆或多觸控筆的單一感測點座標。
然而，單一感測點座標無法以內插法計算出對觸控面板控制器有效的觸控筆座標，必須要2*2感測點才能以內插法計算出實際觸控筆座標位置，因此請配合參閱圖3A至3D所示，係依照圖2A至2C所找出單感測點座標(其電容變化值一定較其它3個感測點的電容變化值為大)，進一步找出有效觸控座標的其它3個感測點座標，共計有四種可能，詳如下述。
以單感測點座標為中感測點，抓前、後一行(j-1,j+1)感測點的電容變化值，即如圖3A至3D所示的四種可能，當單感測點其座標前一行與單感測點其座標後一行相較後前一行為大者，則左上角感測點之座標行(J)有可能落入圖3A及圖3D位置；接著，再比較單感測點之座標的前、後一列(i-1,i+1)感測點的電容變化值何者較大，以決定2*2座標的左上角感測點座標列(I)，若前一列較大則最後以圖3A 為最後的2*2座標；反之則為圖3D；同理，當單感測點其座標的後一行較前一行為大者，則左上角感測點之座標行(J)即與單感測點的j相同，確有可能落入圖3B及圖3C位置；接著，再比較單感測點之座標的前、後一列(i-1,i+1)感測點的電容變化值，若前一列較大則最後以圖3B為最後的2*2座標；反之，則為圖3C。是以，一旦決定左上角座標(I,J)，即能決定出2*2座標。
此外，為準確以內插法計算出觸控筆座標，必須扣除此四個座標感測點之電容變化值中的LCM雜訊值及直向雜訊值；故請再配合圖4A至4D所示，以圖3A所決定出的四個畫表座標，此四感測點實際電容變化值係將原電容變化值(dV11、dV12、dV21、dV22)先扣掉同列前、後行(j-2,j+1)感測點電容變化值(B11、B12/B21、B22)中的最小者，再與0取最大者(不儲存負值)如下列(1)至(4)運算式，以獲得四感測點的第一電容變化值(W11、W12、W21、W22)；再先將四感測點的同列前、後(i-2,i+1)感測點(A11/A12、A21/A22)電容變化值與其相鄰行(A01/A13、A20/A23)相減後以獲得的電容變化差值(A11’、A12’、A21’、A22’)，如此即可扣掉LCM雜訊，再將四感應點的第一電容變化值(W11、W12、W21、W22)扣掉同行前、後列(i-2,i+1)感測點電容變化差值(A11’、A21’/A12’、A22’)中的最小者，再與0取最大者(不儲存負值)，如下(5)至(8)運算式，以計算此四感測點座標的實際電容變化值(W11’、W12’、W21’、W22’)，再進行內插法計算出有效的觸控筆座標。
W11=max(0,(dV11-min(B11,B12))).........(1)
W12=max(0,(dV12-min(B11,B12)))........(2)
W21=max(0,(dV21-min(B21,B22)))........(3)
W22=max(0,(dV22-min(B21,B22))).......(4)
W11'=max(0,(dV11'-min(A11',A21'))).......(5)
W12'=max(0,(dV12'-min(A12',A22')))......(6)
W21'=max(0,(dV21'-min(A11',A21')))......(7)
W22'=max(0,(dV22'-min(A12',A22')))......(8)
綜上所述，由於手指及觸控筆的觸控範圍周邊感測點的電容變化值斜率高，因此本發明藉由判斷在此周邊範圍的相關感測點電容變化值之差值，並與雜訊抖動值予以比對，若差值小於雜訊抖動值則自然判斷為雜訊；反之，則有可能為手指或觸控筆，故再進一步與相鄰感測點比較是否為最大值，若是才確定該些畫面為觸控筆的觸控範圍，而非手指觸控周邊感測點；是以，本發明確實可排除LCM雜訊干擾，而自其中正確地辨別出觸控筆觸碰範圍。

Claims (16)

  1. 一種觸控物件識別方法，係應用於一觸控面板；該觸控物件識別方法包括有：(A)讀取第一方向上m個電容變化值，該m個電容變化值分別對應該觸控面板的m個感應單元；(B)判斷第k個感應單元的電容變化值與另一感應單元的電容變化值的差值是否大於一預設雜訊抖動值；其中k為大於等於1並且小於等於m的正整數；(C)判斷該第k個感應單元的電容變化值是否大於其相鄰感應單元的電容變化值；(D)若該差值大於該預設雜訊抖動值，並且該第k個感應單元的電容變化值大於相鄰感應單元的電容變化值，則判斷一觸控筆碰觸該觸控板。
  2. 如請求項1所述之觸控物件識別方法，其中該方法係應用於自感應掃描式(self sensing)的感應圖框，該感應單元為一感應線。
  3. 如請求項1所述之觸控物件識別方法，其中該方法係應用於全點掃描式的感應圖框，該感應單元對應一感測點。
  4. 如請求項1所述之觸控物件識別方法，其中在該B步驟中，若判斷第k個感應單元的電容變化值與另一感應單元的電容變化值的差值小於該雜訊抖動值，則將該第k個感應單元的電容變化值與一手指電容變化臨界值比較，若高於手指電容變化臨界值者，則非為LCM雜訊。
  5. 如請求項1所述之觸控物件識別方法，其中該電容變化值係為一預設基準值減去該感應單元的真實感應訊號。
  6. 如請求項5所述之觸控物件識別方法，其中更包括若判斷目前感應圖框未包含有觸控筆之觸碰點，則執行一更新基準值步驟；其中該更新基準值步驟係包含有：取得該m個感應單元中的真實感應訊號最小值減去基準值；判斷該差值是否大於0，若是則將各感測單元的基準值加上該差值。
  7. 如請求項1所述之觸控物件識別方法，其中在該B步驟中，係以每3個相鄰感應單元的電容感應值為一組，每一組依位置順序分別為前感測單元、中感測單元以及後感測單元，該B步驟包括：(a)將該中感測單元的電容變化值分別減去該前感測單元及該後感測單元的電容變化值，判斷二差值是否均小於雜訊抖動值；若是，則將此中感測單元對應的暫存器標記一雜訊代碼；(b)若該a步驟的判斷結果為否，則進一步判斷該中感測單元的電容變化值是否大於手指電容變化臨界值；若是，則代表該中感測單元可能為手指觸控感測點，而直接標記該中感測單元對應的暫存器為目前電容變化值；以及(c)若該b步驟的判斷結果為否，則將該中感測單元的電容變化值分別減去該前感測單元及該後感測單元的電容變化值，取二差值中最小者，再與0相較，若最小差值高於0者，將該中感測單元對應的暫存器存入該最小差值；若小於0者，則將其暫存器存入該雜訊代碼。
  8. 如請求項7所述之觸控物件識別方法，其中預設有一觸控筆電容變化上臨界值及下臨界值，若該感測單元對應的暫存器的值大於該觸控筆電容變化下臨界值，且小於該觸控筆電容變化上臨界值，則確認該感測單元為真正的觸控筆的觸碰點。
  9. 一種觸控物件識別方法，係應用於一觸控面板；該觸控物件識別方法包括有：(A)讀取第一方向上m個電容變化值，該m個電容變化值分別對應該觸控面板的m個感應單元；(B)判斷第k個感應單元的電容變化值與另一感應單元的電容變化值的差值是否大於一預設雜訊抖動值；其中k為大於等於1並且小於等於m的正整數；(C)若該差值大於該預設雜訊抖動值，則判斷為非LCM雜訊訊號。
  10. 如請求項9所述之觸控物件識別方法，其中該方法係應用於自感應掃描式(self sensing)的感應圖框，該感應單元為一感應線。
  11. 如請求項9所述觸控物件識別方法，其中該方法係應用於全點掃描式的感應圖框，該感應單元對應一感測點。
  12. 如請求項9所述之觸控物件識別方法，其中在該B步驟中，若判斷第k個感應單元的電容變化值與另一感應單元的電容變化值的差值小於該雜訊抖動值，則將該第k個感應單元的電容變化值與一手指電容變化臨界值比較，若高於手指電容變化臨界值者，則非為LCM雜訊。
  13. 如請求項9所述之觸控物件識別方法，其中該電容變化值係為一預設基準值減去該感應單元的真實感應訊號。
  14. 如請求項9所述之觸控物件識別方法，其中更包括若判斷目前感應圖框未包含有觸控筆之觸碰點，則執行一更新基準值步驟；其中：該更新基準值步驟係包含有：取得該m個感應單元中的真實感應訊號最小值減去基準值；判斷該差值是否大於0，若是則將各感測單元的基準值加上該差值。
  15. 如請求項9所述之觸控物件識別方法， 其中在該B步驟中，係以每3個相鄰感應單元的電容感應值為一組，每一組依位置順序分別為前感測單元、中感測單元以及後感測單元，該B步驟包括：(a)將該中感測單元的電容變化值分別減去該前感測單元及該後感測單元的電容變化值，判斷二差值是否均小於雜訊抖動值；若是，則將該中感測單元對應的暫存器標記一雜訊代碼；(b)若該a步驟的判斷結果為否，則進一步判斷該中感測單元的電容變化值是否大於手指電容變化臨界值；若是，則代表該中感測單元可能為手指觸控感測點，而直接標記該中感測單元對應的暫存器為目前電容變化值；及(c)若該b步驟的判斷結果為否，則將該中感測單元的電容變化值分別減去該前感測點及該後感測點的電容變化值，取二差值中最小者，再與0相較，若最小差值高於0者，將該中感測單元對應的暫存器存入此一差值；若小於0者，則將該中感測單元對應的暫存器存入一雜訊代碼。
  16. 如請求項15所述之觸控物件識別方法，其中預設有一觸控筆電容變化上臨界值及下臨界值，若該感測單元對應的暫存器的值大於該觸控筆電容變化下臨界值，且小於該觸控筆電容變化上臨界值，則確認該感測單元為真正的觸控筆的觸碰點。
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