TWI612454B - 電容式觸控板基準線值調整方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種電容式觸控板基準線值調整方法，包括一計算步驟，係以一觸碰感測單元，計算該觸碰感測單元之每一區域的感測電容之變化；一觸碰判斷步驟，依據每一區域的感測電容之變化，判斷是否有一外部物體之觸碰；一穩定判斷步驟，當判定有一外部物體之觸碰時，判斷該觸碰是否持續且穩定；一第一更新步驟，當判定該觸碰持續且穩定時，以一第一更新速度更新該觸碰感測單元的一非觸碰區域之基準線值，並暫停更新該觸碰感測單元的一觸碰區域，且以一小於該第一更新速度之第二更新速度，更新鄰接該觸碰區域的一觸碰延伸區域，其中該觸碰延伸區域係介於該觸碰區域及該非觸碰區域之間。藉此，可更準確地更新觸碰感測單元上的基準線值，而可提高觸碰偵測的準確度。

Description

電容式觸控板基準線值調整方法

本發明係關於電容式觸控偵測之技術領域，尤指一種電容式觸控板基準線值調整方法。

近年來，在電子裝置上多已安裝有觸控偵測裝置，以能藉由觸控顯示裝置而進行資訊的輸入。電子裝置可為液晶顯示裝置，而觸控偵測裝置是一種所謂的觸控面板。亦即將觸控面板設置在液晶顯示裝置上，並在顯示裝置顯示各種按鈕圖像，用以取代習知的機械按鈕。顯示裝置安裝該觸控偵測裝置後，則無需再額外的輸入裝置，例如鍵盤、滑鼠。因此觸控偵測裝置已經廣泛地運用在電子裝置上。

觸控面板的技術原理是當手指或其他介質接觸到螢幕時，依據不同感應方式，偵測電壓、電流、聲波或紅外線等，以此測出觸壓點的座標位置。例如電容式觸控面板是利用排列之透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從所產生之電流或電壓來檢測其座標。

當沒有使用者手指觸碰、也有沒有外部噪音(noise)的影響時，由觸控面板對應的一觸碰感測單元所感測的訊號值稱為基準線(baseline)。亦即，在觸控面板上沒有任何輸入時，基準線即為觸碰感 測單元所感測到的訊號值。其中，此處噪音指的是由於電氣或機械等因素，系統所產生的不需要的信號。

然而，觸碰感測單元所感測的訊號值(例如：電容量)會隨外部環境而變化。圖1係一習知感測的訊號值(電容量)與外部環境變化(例如溫度)之示意圖。如圖1所示，當外部環境變化(溫度)上昇時，觸碰感測單元所感測到的電容量會隨溫度上昇而增加。因此於習知系統中，基準線的值會隨時更新，以降低外部環境的影響。然而習知基準線的更新方法僅考量將觸控面板分區進行更新，而無法滿足實際之需要。因此，習知基準線的更新方法實仍有改善的空間。

本發明之目的主要係在提供一電容式觸控板基準線值調整方法，其針對外部物體之懸浮接近時，改變基準線值的更新速度，同時本發明亦針對外部物體在觸碰感測單元上輕微的往復移動，將觸碰感測單元分為外部物體之觸碰區域、觸碰延伸區域、及非觸碰區域。當有觸碰時，以一第一更新速度更新該觸碰感測單元的該非觸碰區域之基準線值、暫停更新該外部物體之該觸碰區域的基準線值、及以一小於該第一更新速度之第二更新速度更新該觸碰延伸區域的基準線值。藉此，可更準確地更新觸碰感測單元上的基準線值，而可提高觸碰偵測的準確度。

依據本發明之一特色，本發明提出一種電容式觸控板基準線值調整方法，包括：一計算步驟，係以一觸碰感測單元，計算該觸碰感測單元之每一區域的感測電容之變化；一觸碰判斷步驟，依據每一區 域的感測電容之變化，判斷是否有一外部物體之觸碰；一穩定判斷步驟，當判定有一外部物體之觸碰時，判斷該觸碰是否持續且穩定；以及一第一更新步驟，當判定該觸碰持續且穩定時，以一第一更新速度更新該觸碰感測單元的一非觸碰區域之基準線值，並暫停更新該觸碰感測單元的一觸碰區域，並以一小於該第一更新速度之第二更新速度，更新鄰接該觸碰區域的一觸碰延伸區域，其中該觸碰延伸區域係介於該觸碰區域及該非觸碰區域之間。

依據本發明之一另特色，本發明提出一種電容式觸控板基準線值調整方法，該電容式觸控板包括一觸碰感測單元，劃分為一觸碰區域、一非觸碰區域以及一介於兩者間的一觸碰延伸區域，其中，當一外部物體觸碰該觸碰感測單元時，該電容式觸控板基準線值調整方法的步驟，包括：以一第一速度，更新該非觸碰區域的基準線值；以一較該第一速度緩慢之第二速度，更新該觸碰延伸區域；以及暫停更新該觸碰區域的基準線值。

200‧‧‧應用系統

210‧‧‧觸碰感測單元

220‧‧‧基準線值調整單元

211、213‧‧‧感測電極

(A)~(G)‧‧‧步驟

(A1)~(A3)‧‧‧子步驟

410‧‧‧觸碰區域

420‧‧‧觸碰延伸區域

430‧‧‧非觸碰區域

610‧‧‧區域

410,1‧‧‧手掌觸碰區域

410,2‧‧‧手指觸碰區域

1010‧‧‧觸控板

1100‧‧‧平板電腦

1110‧‧‧觸控面板

圖1係一習知感測的訊號值與外部環境變化之示意圖。

圖2係示意地顯示本發明電容式觸控板基準線值調整方法的應用系統。

圖3係示本發明電容式觸控板基準線值調整方法的流程圖。

圖4係本發明觸碰感測單元的示意圖。

圖5及圖6係本發明的一應用實施例之示意圖。

圖7係本發明圖5的觸碰感測單元的示意圖。

圖8係本發明電容式觸控板基準線值調整方法之工作原理的示意圖。

圖9係示本發明電容式觸控板基準線值調整方法的另一流程圖。

圖10係本發明電容式觸控板基準線值調整方法的一應用示意圖。

圖11係本發明電容式觸控板基準線值調整方法的另一應用示意圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

圖2係示意地顯示本發明之電容式觸控板基準線值調整方法的應用系統200。該應用系統200包含一觸碰感測單元210、及一基準線值調整單元220。該觸碰感測單元210包含複數條感測電極211、213，該複數條感測電極以一第一方向(X軸方向)及一第二方向(Y軸方向)排列，該第一方向係大致垂直於該第二方向。該觸碰感測單元210可依據觸碰之位置而區分為複數個區域。該複數條感測電極211、213可以是執行自電容偵測或互電容偵測擷取電容值。

圖3係顯示本發明之電容式觸控板基準線值調整方法的流程圖。首先於一計算步驟(A)中，該基準線值調整單元220係以該觸碰感測單元210，計算該觸碰感測單元210之每一區域的感測電容之變化。

該計算步驟(A)更包含子步驟(A1)至(A3)。其中，於步驟(A1)中，該基準線值調整單元220由觸碰感測單元210的該複數條感 測電極211、213獲取原始感測資料。

於步驟(A2)中，該基準線值調整單元220依據該原始感測資料設定一先前感測圖框的基準線值B(n-1)。於步驟(A3)中，該基準線值調整單元220由該複數條感測電極211、213獲取該自電容偵測的自電容變化值或該互電容偵測的互電容變化值。

於一觸碰判斷步驟(B)中，係依據每一區域的感測電容值之變化，判斷是否有一外部物體之觸碰。該感測電容值可為自電容變化值或是互電容變化值。在一實施例中，當該自電容變化值高於一第一閥值Th1時，該基準線值調整單元220則判定有外部物體之觸碰，並執行一穩定判斷步驟(C)。於其他實施例中，當該互電容變化值高於一第二閥值Th2時，該基準線值調整單元220則判定有外部物體之觸碰，並執行一穩定判斷步驟(C)。於另外實施例中，當該自電容變化值高於一第一閥值Th1、且該互電容變化值高於一第二閥值Th2時，該基準線值調整單元220則判定有外部物體之觸碰，並執行一穩定判斷步驟(C)。

當判定有一外部物體之觸碰時，於該穩定判斷步驟(C)中判斷該觸碰是否持續且穩定。當連續幾個感測圖框中，該自電容變化值高於一第一閥值Th1時，該基準線值調整單元220判定該觸碰是持續且穩定，並執行一第一更新步驟(D)。其中，該外部物體之觸碰係為一使用者手掌的觸碰或使用者手指的觸碰。於其他實施例中，當連續幾個感測圖框中，該互電容變化值高於該第二閥值Th2時，該基準線值調整單元220判定該觸碰是持續且穩定。於另外實施例中，當連續幾個感測圖框中，該自電容變化值高於一第一閥值Th1、且該互電容變化值高於一第二閥值Th2時，該基準線值調整單元220判定該觸碰是持續且 穩定。

於該第一更新步驟(D)中，該基準線值調整單元220更新該觸碰感測單元210的部分區域之基準線值。其中，於該第一更新步驟(D)中，該基準線值調整單元220係更新該外部物體之一觸碰區域以外的該觸碰感測單元的基準線值。

圖4係本發明觸碰感測單元210的示意圖。於圖4中，該觸碰感測單元210可以分為三個區域，包括一外部物體之觸碰區域410、一為觸碰延伸區域420、及一非觸碰區域430。該觸碰延伸區域420可以是介於該觸碰區域410及該非觸碰區域430之間。於該第一更新步驟(D)中，更新該外部物體之觸碰區域以外的該觸碰感測單元的基準線值可以是指該基準線值調整單元220暫停更新該外部物體之觸碰區域410的基準線值、以一第二更新速度更新該觸碰延伸區域420的基準線值、及以一第一更新速度更新該非觸碰區域430的基準線值。於一實施例中，該第一更新速度可為每一個感測圖框更新一次基準線值B(n)，該第二更新速度可為每二個感測圖框更新一次基準線值B(n)。此實施例說明並不用以限制本發明。

該基準線值調整單元220依據電容感測值，即可決定該外部物體之觸碰區域410的範圍及位置。如圖4所示，該基準線值調整單元220依據互電容感測值或自電容感測值，即可決定該外部物體之觸碰區域410的範圍及位置。於一實施例中，當該觸碰感測單元210上的觸碰感測點之自電容變化值高於第一閥值Th1、或互電容變化值高於一第二閥值Th2時，則該觸碰感測點屬於該外部物體之觸碰區域410。該基準線值調整單元220依據前述原則，即可決定該外部物體之觸碰區域410在該基準線值調整單元220上的範圍及位置。

圖5及圖6係本發明的一應用實施例之示意圖。如圖5所示，一使用者的左手放置於該觸碰感測單元210上並進行鍵盤的輸入，而其右手手指則於該觸碰感測單元210上進行觸碰，以執行滑鼠之操作。如圖6所示，使用者的左手因鍵盤輸入而左移時，圖5及圖6中左手位置會有一區域610。由於左手會往復移動，以進行輸入。區域610如果依據外部物體之觸碰區域410的更新方式，暫停更新該區域610的基準線值，當左手往左稍微移動時，區域610並沒有被左手所觸碰，此種基準線值的更新方式並不準確。區域610如果依據非觸碰區域430的更新方式，以該第一更新速度更新該區域610的基準線值，當左手往右稍微移動時，區域610則被左手所觸碰，此時此種基準線值的更新方式亦不準確，而形成兩難的問題。

因此，於本發明中，該基準線值調整單元220依據該外部物體之觸碰區域410的範圍及位置，定義出該觸碰延伸區域420的範圍及位置。該基準線值調整單元220並使用該第二更新速度更新該觸碰延伸區域420的基準線值，藉此以解決前述兩難的問題。於一實施例中，該基準線值調整單元220依據該外部物體之觸碰區域410的範圍及位置執行膨脹(dilation)運算，藉此可計算出該觸碰延伸區域420的範圍及位置。首先，該基準線值調整單元220依據該外部物體之觸碰區域410的範圍及位置執行膨脹(dilation)運算，以產生一膨脹區域(dilation area)。該基準線值調整單元220將該膨脹區域(dilation area)減去該觸碰區域410，即可獲得該觸碰延伸區域420。該基準線值調整單元220將該觸碰感測單元210的整個觸碰感測區域減去該膨脹區域(dilation area)，即為非觸碰區域430。

亦即，於該觸碰判斷步驟(B)中，當該基準線值調整單元 220判定沒有該外部物體之觸碰時，則執行一懸浮判斷步驟(E)，以判斷是否有該外部物體之懸浮近接(hover)，亦即判定該外部物體是否懸浮於該觸碰感測單元210上方。

於該懸浮判斷步驟(E)中，當該基準線值調整單元220判定有外部物體懸浮於該觸碰感測單元210上方時，執行一第二更新步驟(F)，以該第二更新速度更新該觸碰感測單元210的基準線值。於該懸浮判斷步驟(E)中，依據每一區域的感測電容值之變化，判斷是否有該外部物體之懸浮近接，或懸浮於觸碰感測單元210上方。當該自電容變化值高於第一閥值Th1、且該互電容變化值不高於第二閥值Th2時，該基準線值調整單元220則判定有該外部物體懸浮於該觸碰感測單元210上方，並執行該第二更新步驟(F)。

當該外部物體之懸浮近接、未觸碰或小面積觸碰到該觸碰感測單元210時，該外部物體(例如手掌、手指)會吸收互電容感測技術中的傳輸電極(Tx electrode)所發出的電力線，而使得到達感測電極(Rx electrode)的電力線改變，因此會使互電容產生變化量。因此，當該自電容變化值高於第一閥值Th1、且該互電容變化值不高於第二閥值Th2時，該基準線值調整單元220可以判定有該外部物體之懸浮近接。

於該第二更新步驟(F)中，係對該觸碰感測單元210的所有區域，以該第二更新速度更新該觸碰感測單元210的所有區域之基準線值。由於此時該外部物體懸浮近接且未觸碰到該觸碰該感測單元210，但對該觸碰感測單元210會有影響，因此以第二更新速度更新該觸碰感測單元210的所有區域之基準線值。於其他實施例中，亦可用該第二更新速度更新該觸碰感測單元210的部分區域之基準線值。

於該懸浮判斷步驟(E)中，當判定沒有該外部物體之懸浮 近接時，該基準線值調整單元220執行一正常速度基準線值更新步驟(G)。於該正常速度基準線值更新步驟(G)中，該基準線值調整單元220以該第一更新速度更新該觸碰感測單元210的基準線值。

圖7係本發明圖5的觸碰感測單元210的示意圖。如圖7所示，外部物體之觸碰區域410可為手掌觸碰區域410,1及手指觸碰區域410,2。在手掌觸碰區域410,1及手指觸碰區域410,2的周圍則為觸碰延伸區域420。除此之外的觸碰感測單元210則為非觸碰區域430。如圖7所示，於考量基準線值的更新速度時，非觸碰區域430的基準線值之更新速度大於觸碰延伸區域420的基準線值之更新速度，觸碰延伸區域420的基準線值之更新速度大於外部物體之觸碰區域410的基準線值之更新速度。

如圖7所示，該基準線值調整單元220可依據手掌觸碰區域410,1及手指觸碰區域410,2的大小，而決定何者為手掌觸碰、何者為手指觸碰。該基準線值調整單元220並只回報手指觸碰的位置，並防止手掌觸碰位置的回報，藉此產生正確觸碰點位置。

圖8係本發明工作原理的示意圖。如圖8所示，當電容量變化是因為環境變化所引起的，則使用第一更新速度，當電容量變化是因為外部物體懸浮近接所引起的，則使用第二更新速度，其中，第一更新速度大於第二更新速度。也就是說，第二更新速度是以較第一更新速度緩慢的速度進行更新基準線值。

圖9係示本發明之電容式觸控板基準線值調整方法的另一流程圖。其與圖3流程圖的差異在於：在圖9中係先執行懸浮判斷步驟(E)後再執行觸碰判斷步驟(B)。於圖9的懸浮判斷步驟(E)中，該基準線值調整單元220依據每一區域的感測電容值之變化，判斷是否有該 外部物體之懸浮近接。亦即當該自電容變化值不高於第一閥值Th1時，該基準線值調整單元220判定沒有該外部物體之懸浮近接，則執行正常速度基準線值更新步驟(G)。

於圖9的觸碰判斷步驟(B)中，依據每一區域的感測電容之變化，判斷是否有一外部物體之觸碰。當該自電容變化值高於一第一閥值Th1、且該互電容變化值高於一第二閥值Th2時，該基準線值調整單元220則判定有外部物體之觸碰，則執行一穩定判斷步驟(C)。該基準線值調整單元220則判定沒有外部物體之觸碰，此時表示有該外部物體之懸浮近接，則執行該第二更新步驟(F)。

圖10係本發明電容式觸控板基準線值調整方法的一應用示意圖。本發明電容式觸控板基準線值調整方法係應用在筆記型電腦上的全尺寸的觸控板1010。當使用者長時間將手掌放置上觸控板1010上，會因為機器本身的溫度上升，使得電容式觸控板1010的基準線值產生變化。當使用本發明的方法，可將觸控板1010分區塊追蹤，而不會產生錯誤的動作。

圖11係本發明電容式觸控板基準線值調整方法的另一應用示意圖。本發明電容式觸控板基準線值調整方法係應用在平板電腦1100上的書寫筆之應用。當使用者長時間將手掌放置上觸控面板1110上，會因為機器本身的溫度上升，使得手掌觸碰區域410,1的基準線值產生變化。當使用本發明的方法，可將電容式觸控面板1110分區塊追蹤，而不會產生錯誤的動作。

由前述說明可知，本發明提供一種用電容式觸控板基準線值調整方法，其可針對外部物體之懸浮近接時，感測電容之電容量變化與因為環境變化所引起的電容量變化有所不同，而改變基準線值的更新 速度。同時，本發明技術亦針對外部物體在觸碰感測單元210上輕微的往復移動，將觸碰感測單元210分為外部物體之觸碰區域410、觸碰延伸區域420、及非觸碰區域430。當有觸碰時，暫停更新該外部物體之觸碰區域410的基準線值、以一較正常速度緩慢的第二速度更新該觸碰延伸區域420的基準線值、及以一正常速度的第一速度更新該非觸碰區域430的基準線值。藉此，可更準確地更新觸碰感測單元210上的基準線值，而可提高觸碰偵測的準確度。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

(A1)~(A3)‧‧‧子步驟

(A)~(G)‧‧‧步驟

Claims (15)

1. 一種電容式觸控板基準線值調整方法，包括：一計算步驟，係以一觸碰感測單元，計算該觸碰感測單元之每一區域的感測電容之變化；一觸碰判斷步驟，依據每一區域的感測電容值之變化，判斷是否有一外部物體之觸碰；一穩定判斷步驟，當判定有一外部物體之觸碰時，判斷該觸碰是否持續且穩定；以及一第一更新步驟，當判定該觸碰持續且穩定時，以一第一更新速度更新該觸碰感測單元的一非觸碰區域之基準線值，並暫停更新該觸碰感測單元的一觸碰區域，並以一小於該第一更新速度之第二更新速度，更新一介於該觸碰區域及該非觸碰區域之間的觸碰延伸區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，於該觸碰判斷步驟中，當判定沒有該外部物體之觸碰時，再執行一懸浮判斷步驟，以判斷該外部物體是否懸浮於該觸碰感測單元上方。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，於該懸浮判斷步驟中，當判定該外部物體懸浮於該觸碰感測單元上方時，執行一第二更新步驟，更新該觸碰感測單元。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，於該懸浮判斷步驟中，當判定沒有該外部物體懸浮於該觸碰感測單元上方時，執行一正常速度基準線值更新步驟，以該第一更新速度更新該觸碰感測單元的基準線值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，該觸碰感測單元包含複數條感測電極，該複數條感測電極以一第一方向及一第二方向排列，該第一方向係大致垂直於該第二方向，該複數條感測電極係執行自電容偵測或互電容偵測。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，該計算步驟更包含下列子步驟：由該複數條感測電極獲取原始感測資料；依據該原始感測資料設定一先前感測圖框的基準線值；以及由該複數條感測電極獲取該自電容偵測的自電容變化值或該互電容偵測的互電容變化值。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，該外部物體之觸碰係為一使用者手掌的觸碰或一使用者手指的觸碰。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，該使用者手掌的觸碰或該使用者手指的觸碰係依據電容變化值予以區分。
9. 如申請專利範圍第3項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，於該第二更新步驟中，係對該觸碰感測單元的所有區域，以該第二更新速度更新該觸碰感測單元的所有區域之基準線值。
10. 一種電容式觸控板基準線值調整方法，該電容式觸控板包括一觸碰感測單元，劃分為一觸碰區域、一非觸碰區域以及一介於兩者間的一觸碰延伸區域，其中，當一外部物體觸碰該觸碰感測單元時，該電容式觸控板基準線值調整方法的步驟，包括：以一第一更新速度，更新該非觸碰區域的基準線值； 以一較該第一更新速度緩慢之第二更新速度，更新該觸碰延伸區域；以及暫停更新該觸碰區域的基準線值。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，依據該電容式觸控板的電容感測值，決定該外部物體之該觸碰區域的範圍及位置。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中依據該觸碰區域的範圍及位置執行一膨脹運算，以獲得該觸碰延伸區域的範圍及位置。
13. 如申請專利範圍第10項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，當該外部物體懸浮於該觸碰感測單元上方時，該電容式觸控板基準線值調整方法的步驟，包含執行一第二更新步驟，以該第二更新速度更新該觸碰感測單元的基準線值。
14. 如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，當沒有該外部物體懸浮於該觸碰感測單元上方且該外部物體沒有觸碰該觸碰感測單元時，該電容式觸控板基準線值調整方法的步驟，包含執行一正常速度基準線值更新步驟，以該第一更新速度更新該觸碰感測單元的基準線值。
15. 如申請專利範圍第10項所述之電容式觸控板基準線值調整方法，其中，該觸碰感測單元包含複數條感測電極，該複數條感測電極以一第一方向及一第二方向排列，該第一方向係大致垂直於該第二方向，該複數條感測電極係執行自電容偵測或互電容偵測。