TWI585664B - Touch panel identification method - Google Patents

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TWI585664B TW105110536A TW105110536A TWI585664B TW I585664 B TWI585664 B TW I585664B TW 105110536 A TW105110536 A TW 105110536A TW 105110536 A TW105110536 A TW 105110536A TW I585664 B TWI585664 B TW I585664B
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Meng Chien Liu
Ke Hao Ding
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Description

觸控面板之辨識方法
本發明關於一種觸控面板之辨識方法，特別係關於一種用於觸控面板中可避免將液體訊號誤判成指向訊號之辨識方法。
觸控面板或觸控螢幕是主要的現代人機介面之一，作為一種位置辨識裝置，能夠巧妙的結合輸入和顯示介面，故具有節省裝置空間和操作人性化的優點，目前已非常廣泛應用在各式消費性或者工業性電子產品上，且更已融入在各種生活環境之中。舉例：個人數位助理(personal digital assistant，PDA)、掌上型電腦(palm-sized PC)、平板電腦(tablet computer)、行動電話(mobile phone)、智慧型手機(smart phone)手寫輸入裝置、資訊家電(Information Appliance)、自動金融機(Automated Teller Machine，ATM)、店頭銷售櫃員機(Point-Of-Sale，POS)等等裝置上，泛見於各種商業與工業應用的場合。
特別是投射式電容(PCI or PCAP touch)技術，除了應用於上述裝置上，無論是使用於戶外或手持式的投射電容觸控裝置，皆有可能會被雨淋到觸控面板，或是被飲料潑到觸控表面。舉例而言，健身房中的新式跑步機多使用觸控裝置來提供操作介面，跑者時常會用滿是汗水的手操作觸控面板；至於使用在船隻的觸控裝置，有可能會被海水或河水潑濺；此外，使用在醫療領域的觸控裝置，亦有可能會被醫療中常使用的生理食 鹽水或是血水溢濺到觸控表面。
投射電容觸控裝置在應用時最常面臨的挑戰，是有水在觸控表面時，控制器如何能分辨正確的觸控訊號。由於投射式電容的觸控感應，主要是依靠導體(例如手指或觸控筆等指向物件)靠近觸控面板表面時，導體與電極之間的電容值產生細微變化，進而判斷正確的觸控位置。然而，當水、生理食鹽水(約含0.9%氯化鈉)、血(鹽濃度約0.9%)，甚至是海水(鹽濃度約3.5%)等液體潑濺在觸控表面時，如何使觸控裝置不會產生誤判動作，是當前欲解決的一大課題。
為了避免觸控系統將液體訊號(例如水、食鹽水、血水或其他液體)誤判成指向訊號(例如手指觸控或是觸控筆等指向物件產成之訊號)，因此本發明在指向訊號量測循環中插入液體訊號量測流程，當確認液體訊號出現時，排除已偵測之指向訊號，並設定觸控系統為訊號排除狀態，直到不再偵測到液體訊號，辨識方法此時才恢復一般的指向訊號偵測模式。
為了達到上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明實施例提供一種觸控面板之辨識方法，其中觸控面板可為投射式電容觸控面板但並不限定於此，並具有至少一驅動電極及至少一感應電極。辨識方法包括：重複進行一指向訊號量測，以得到複數個指向訊號值；進行一液體訊號量測，液體訊號量測包括：驅動感應電極之其中一者或部分至一第一電位；以及，藉由類比數位轉換電路對其餘未被驅動之感應電極進行量測，以得到一液體訊號值； 判斷液體訊號值大於一第一閾限值或小於一第二閾限值，其中第一閾限值大於第二閾限值；當判斷該液體訊號值大於該第一閾限值，則設定一排除動作，排除動作包括：進行複數次液體訊號量測，以得到複數個液體訊號值；判斷複數個液體訊號值皆大於第一閾限值，則進行一雜訊量測；若雜訊量測未得到任何一雜訊值，則再進行複數次液體訊號量測，並再次判斷複數個液體訊號值皆大於第一閾限值；當複數個液體訊號值皆大於第一閾限值，則排除複數個指向訊號值；當判斷液體訊號值小於第二閾限值，則設定一啟動動作，啟動動作包括：進行複數次液體訊號量測，以得到複數個液體訊號值；以及，判斷複數個液體訊號值皆小於第二閾限值，則啟動指向訊號量測，以輸出複數個指向訊號值。
在一實施例中，其中進行指向訊號量測之前，更包括：初始化驅動電極及感應電極，使驅動電極及感應電極皆位於一接地狀態；將感應電極電耦合至自舉電路；切換感應電極至一浮接狀態；對自舉電路充電，再藉由自舉電路對感應電極充電；切換驅動電極至一初始電位；以及，待電位平衡後，將自舉電路與感應電極斷開，並藉由類比數位轉換電路對自舉電路進行量測，得到一初始讀值。藉由一控制單元處理上述初始讀值及複數個指向訊號值，以得到一接觸訊號。
在一實施例中，指向訊號量測包括：切換驅動電極至第一電位或一第二電位，其中第一電位小於第二電位；再將感應電極電耦合至一自舉電路；以及，待電位平衡，再將自舉電路與感應電極斷開，並藉一類 比數位轉換電路對自舉電路進行量測，以得到複數個指向訊號值之其一者。
在一較佳實施例中，進行指向訊號量測之次數多於液體訊號量測。
在一較佳實施例中，進行液體訊號量測之前或/及之後，進行一放電延時，以確保感應電極已完成放電，使液體訊號量測可穩定進行。
在一較佳實施例中，上述辨識方法更包括：若雜訊量測得到雜訊值，則排除複數個液體訊號值，並進行一跳頻量測；依據跳頻量測之頻率，再進行複數次液體訊號量測，以得到複數個新液體訊號值；以及，再次判斷複數個新液體訊號值大於第一閾限值或小於第二閾限值。
在一較佳實施例中，上述初始電位為任一大於0之電位，上述第一電位為0伏特到5伏特之間，上述第二電位為5伏特到18伏特之間。
100‧‧‧觸控面板
110‧‧‧驅動電極
120‧‧‧感應電極
200‧‧‧感測電路
第一圖，係為本發明實施例中一種觸控面板及其感測電路的示意圖。
第二圖，係為本發明實施例中一種觸控面板之辨識方法的流程方塊圖。
第三圖及第三A圖，係為本發明實施例中進行一指向訊號量測的流程方塊圖。
第四圖及第五圖，係為本發明實施例中設定一排除動作及一啟動動作的流程方塊圖。
有關本發明前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合 參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是用於參照隨附圖式的方向。因此，該等方向用語僅是用於說明並非是用於限制本發明。
請參考第一圖，係本發明所實施之電容式觸控面板100及其感測電路200的示意圖。觸控面板100可為投射式電容觸控面板但並不限定於此，係由至少一驅動電極110及至少一感應電極120構成一基本架構，驅動電極110與感應電極120係由導電物質所構成，並相互形成一矩陣結構，且感應電極120設置於驅動電極110的上方。驅動電極110係由複數行電極條所構成，感應電極120係由複數列電極條所構成。矩陣結構之電容式觸控面板100係與感測電路200電耦合而具有觸控之功能。
第二圖係為本發明實施例中一種觸控面板之辨識方法的流程方塊圖。本實施例之辨識方法係應用於上述感測電路200，其包括步驟S1-S5、S5a及S5b。
步驟S1：重複進行一指向訊號量測，以得到複數個指向訊號值。如第三圖及第三A圖所示，係進行指向訊號量測方法及其中進行量測循環的流程方塊圖。其中，進行指向訊號量測之步驟S1具有三階段，第一階段為包含步驟S101-S109之初始階段(Start)，第二階段為包含步驟S110-S120之循環階段(Loop)，第三階段為包含S110-S121之終止階段(End)，其步驟如下。
步驟S101：感測電路200中的控制單元初始化驅動電極110及感應電極120，使驅動電極110及感應電極120皆位於一接地狀態。藉由驅動電極110及感應電極120為接地狀態，以清除驅動電極110及感應電極120 上的殘存電荷。
步驟S102：控制單元將感應電極120電耦合至一自舉電路。
步驟S103：經一第一延時放電後，控制單元將感應電極120切換至一浮接狀態，同時，驅動電極110仍位於接地狀態。
步驟S104：控制單元將一充電電路與自舉電路電耦合，以一充電電壓VC對自舉電路充電。
步驟S105：接著，控制單元令自舉電路對感應電極120充電。
步驟S106：重複步驟S104-S105，直到感應電極120達到一特定電位。其中，特定電位包括充電電路所供應之充電電壓VC的平均值或充電電壓的二分之一值VC/2。
步驟S107：控制單元切換驅動電極110，使驅動電極110由原本的接地狀態改為供應一初始電位VH。
步驟S108：經一第二延時，等待電位平衡，使得驅動電極110及感應電極120上的電荷穩定。
步驟S109：控制單元使得自舉電路與感應電極120斷開。接著，藉由一類比數位轉換電路對自舉電路進行量測，以得到一初始讀值。結束量測後經一第三延時，控制單元根據後端濾波器決定是否要調整一非定值之量測頻率以切換模式，再進行下一步驟，也就是由第一階段(Start)進入第二階段(Loop)。
步驟S110：進行一量測循環，也就是進入第二階段(Loop)。請見第三A圖，量測循環S110之流程包括步驟S111至S115。
步驟S111：控制單元切換驅動電極110至第一電位，或是持 續上述步驟S107時的初始電位，抑或切換至第二電位。在一較佳實施例中，上述初始電位為任一大於0之電位，第一電位為0伏特到5伏特之間，第二電位為5伏特到18伏特之間。其中，此步驟S111係控制單元根據步驟S109中後端濾波器決定其切換模式。
步驟S112：控制單元將感應電極120電耦合至自舉電路。
步驟S113：經一第四延時，等待電位平衡，使得驅動電極110及感應電極120上的電荷穩定。在本實施例中，第四延時的時間較長於第二延時。
步驟S114：控制單元將自舉電路與感應電極120斷開，並藉由類比數位轉換電路對自舉電路進行量測，得到一指向訊號值。
步驟S115：結束量測後經第三延時，控制單元根據後端濾波器決定是否要調整量測頻率以切換模式，再進行下一步驟。其中，此步驟S105係控制單元根據步驟S104的結果，後端濾波器決定其切換模式，使得步驟S120進行重複步驟S110之量測循環中步驟S111時，驅動電極110可以連續維持第一電位；抑或驅動電極110可以是連續維持第二電位；甚或驅動電極110可以是連續維持數次第一電位後，再連續維持數次第二電位；或驅動電極110可以第一電位及第二電位交錯循環，其第一電位及第二電位之切換係由後端濾波器決定。
回到第三圖中的步驟S120：重複步驟S110中的量測循環，以得到複數個指向訊號值。在本實施例中，重複量測循環之次數為奇數次。若欲停止量測循環S110，也就是準備由第二階段(Loop)進入第三階段(End)，進行最後一次的量測循環S110時，則省略量測循環S110中的步驟 S115。
步驟S121：進入第三階段(End)，將驅動電極110及感應電極120切換為接地狀態，以結束上述步驟S1的指向訊號量測。
回到第二圖中的步驟S2：進行一液體訊號量測，其中液體訊號量測包括：驅動感應電極120之其中一者或部分至第一電位；以及，藉由類比數位轉換電路對其餘未被驅動之感應電極120進行量測，以得到一液體訊號值。在一較佳實施例中，進行液體訊號量測之前或/及之後，進行一放電延時，以確保感應電極120已完成放電，使液體訊號量測可穩定進行。
步驟S3：判斷液體訊號值是否大於一第一閾限值或小於一第二閾限值，其中第一閾限值大於第二閾限值。
步驟S4：當判斷液體訊號值大於第一閾限值，也就是觸控面板上可能有液體例如水漬等，則設定一排除動作，將步驟S1中所量測之指向訊號值進入排除狀態。其中，如第四圖所示，設定排除動作之步驟S4包括：
步驟S41：驅動感應電極120之其中一者或部分至第一電位，以進行液體訊號量測。
步驟S42：重複N次液體訊號量測，以得到複數個液體訊號值，並判斷這些液體訊號值是否大於第一閾限值。
步驟S43：若判斷這些液體訊號值皆大於第一閾限值，則進行一雜訊量測。
步驟S44：進行步驟S43時，若雜訊量測得到雜訊值，則清除複數個液體訊號值，並進行一跳頻量測。依據跳頻量測之頻率，再重新 進行複數次液體訊號量測，以得到複數個新液體訊號值，回到第二圖中的步驟S3，再次判斷複數個新液體訊號值大於第一閾限值或小於第二閾限值。
步驟S45：進行步驟S43時，若雜訊量測未得到任何一雜訊值，則再重複進行N次液體訊號量測，以得到N個新液體訊號值。並且，再次判斷這些新液體訊號值是否大於第一閾限值。
步驟S46：當步驟S45中所得到的N個新液體訊號值皆大於第一閾限值，則停止向主機端傳輸先前步驟所得到之複數個指向訊號值，也就是排除將這些指向訊號值。
接續步驟S3，步驟S5：當判斷液體訊號值小於第二閾限值，也就是當觸控面板上無液體時，有可能是使用者將觸控面板上的液體例如水漬等擦乾，則解除排除動作，或設定一啟動動作，以重新啟用指向訊號量測。其中，如第五圖所示，設定啟動動作之步驟S5包括：
步驟S51：驅動感應電極120之其中一者或部分至第一電位，以進行液體訊號量測。
步驟S52：重複N次液體訊號量測，以得到複數個液體訊號值，並判斷這些液體訊號值是否皆小於第二閾限值。
步驟S53：若判斷這些液體訊號值皆小於第二閾限值，則啟動指向訊號量測，將後續量測所得之指向訊號值向主機端傳輸，以輸出複數個指向訊號值。
最後，由於步驟S109所得之初始讀值及後續步驟所得之複數個指向訊號值含有雜訊，皆無法單獨使用，無法正確判讀指向物件之接觸訊號。因此，藉由控制單元處理上述初始讀值及複數個指向訊號值，以 得到一可使用的接觸訊號。
在一較佳實施例中，於第二圖中進行步驟S1之指向訊號量測之次數多於步驟S2之液體訊號量測。進行液體訊號量測的時機，例如每進行N(ex.32)次指向訊號量測，則進行一次液體訊號量測；或是，發現疑似液體訊號值時，每進行N(ex.4)次指向訊號量測，則進行一次液體訊號量測。
本發明藉由量測循環可快速地進行量測，來得到不同狀態下的多個讀值，並藉由多個讀值濾除雜訊以得到最佳觸控訊號。更進一步，本發明之辨識方法為避免將液體訊號誤判成指向訊號，因此在指向訊號量測循環中插入液體訊號量測之流程，當確認液體訊號值出現時，排除已偵測之指向訊號值，並設定一排除動作(觸控訊號排除狀態)直到不再偵測到液體訊號值後，才又設定一啟動動作，來恢復指向訊號量測。此外，在每次的液體訊號量測之程序前後加入一放電延時(debouncing)，以確保感應電極已完成放電，使液體訊號量測能夠穩定進行。
S1-S5‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種觸控面板之辨識方法，其中該觸控面板具有至少一驅動電極及至少一感應電極，該辨識方法包括：重複進行一指向訊號量測，以得到複數個指向訊號值；進行一液體訊號量測，該液體訊號量測包括：驅動該感應電極之其中一者或部分至一第一電位；以及，藉由一類比數位轉換電路對其餘未被驅動之該感應電極進行量測，以得到一液體訊號值；判斷該液體訊號值大於一第一閾限值或小於一第二閾限值，其中該第一閾限值大於第二閾限值；判斷該液體訊號值大於該第一閾限值，則設定一排除動作，該排除動作包括：進行複數次該液體訊號量測，以得到複數個該液體訊號值；判斷該複數個液體訊號值皆大於該第一閾限值，則進行一雜訊量測；若該雜訊量測未得到任何一雜訊值，則再進行複數次該液體訊號量測，並判斷該複數個液體訊號值皆大於該第一閾限值；以及，當該複數個液體訊號值皆大於該第一閾限值，則排除該複數個指向訊號值；判斷該液體訊號值小於該第二閾限值，則設定一啟動動作，該啟動動作 包括：進行複數次該液體訊號量測，以得到複數個該液體訊號值；以及，判斷該複數個液體訊號值皆小於該第二閾限值，則啟動該指向訊號量測，以輸出該複數個指向訊號值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之辨識方法，其中進行該指向訊號量測之次數多於該液體訊號量測。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之辨識方法，其中進行該指向訊號量測之前，更包括：初始化該驅動電極及該感應電極，使該驅動電極及該感應電極皆位於一接地狀態；將該感應電極電耦合至一自舉電路；切換該感應電極至一浮接狀態；對該自舉電路充電，再藉由該自舉電路對該感應電極充電；切換該驅動電極至一初始電位；以及，待電位平衡後，將該自舉電路與該感應電極斷開，並藉由該類比數位轉換電路對該自舉電路進行量測，得到一初始讀值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之辨識方法，更包括：藉由一控制單元處理該初始讀值及該複數個指向訊號值，以得到一接觸訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之辨識方法，其中該指向訊號量測包括：切換該驅動電極至該第一電位或一第二電位，其中該第一電位小於該第二電位；再將該感應電極電耦合至一自舉電路；以及，待電位平衡，再將該自舉電路與該感應電極斷開，並藉一類比數位轉換電路對該自舉電路進行量測，以得到該複數個指向訊號值之其一者。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之辨識方法，其中在進行該液體訊號量測之前或/及之後，進行一放電延時。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之辨識方法，更包括：若該雜訊量測得到該雜訊值，則排除複數個液體訊號值，並進行一跳頻量測；依據該跳頻量測之頻率，再進行複數次該液體訊號量測，以得到複數個新液體訊號值；以及，再次判斷該複數個新液體訊號值大於該第一閾限值或小於該第二閾限值。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之辨識方法，其中該第一電位為0伏特到5伏特之間。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之辨識方法，其中該初始電位為任一大於0 之電位。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之辨識方法，其中該第二電位為5伏特到18伏特之間。
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