TWI397005B

TWI397005B - Ghost Detection Method for Capacitive Touchpad

Info

Publication number: TWI397005B
Application number: TW98100351A
Authority: TW
Inventors: Chia Hsing Lin; Yi Hsin Tao
Original assignee: Elan Microelectronics Corp
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2013-05-21
Also published as: TW201027410A

Description

電容式觸控板的鬼影偵測方法

本發明係有關一種電容式觸控板，特別是關於一種電容式觸控板的鬼影偵測方法。

以XY方向規劃的電容式觸控板在多指輸入時會產生鬼影現象(ghost phenomenon)。圖1為鬼影現象的示意圖，當使用者的兩根手指在電容式觸控板上的位置為左下右上(如圖1左所示)，或左上右下(如圖1右所示)時，電容式觸控板偵測到的X方向電容值變化波形和Y方向電容值變化波形都是一樣的，因此控制電路無法判斷真正的接觸位置。

在雙指輸入狀態下，發生鬼影現象時可能的座標有兩組，如圖2所示。當鬼影現象發生時，X方向的電容值在跡線x₁ 和x₂ 處出現變化，而Y方向的電容值則在跡線y₁ 和y₂ 處增加，排除掉具有相同X或Y座標的排列組合後，可能的手指座標有(x₁ y₁ ,x₂ y₂ )和(x₁ y₂ ,x₂ y₁ )兩組，其中一組為實際座標，另一組則為鬼影座標。在更多手指輸入時，鬼影座標的數量將迅速增加，例如圖3所示，在三指輸入時，可能的手指座標有(x₁ y₁ ,x₂ y₂ ,x₃ y₃ )、(x₁ y₁ ,x₂ y₃ ,x₃ y₂ )、(x_l y₂ ,x₂ y₁ ,x₃ y₃ )、(x₁ y₂ ,x₂ y₃ ,x₃ y₁ )、(x₁ y₃ ,x₂ y₂ ,x₃ y₁ )、(x₁ y₃ ,x₂ y₁ ,x₃ y₂ )六組，其中五組為鬼影座標。

本發明的目的之一，在於提出一種電容式觸控板的鬼影偵測方法。

根據本發明，一種電容式觸控板的鬼影偵測方法係在使用者觸碰該電容式觸控板，在第一位置及第二位置造成鬼影現象時進行偵測，該第一位置及該第二位置具有相同的第一方向座標，該偵測方法包括對該第一位置的第一方向跡線和第二方向跡線同時充電，取得該第一位置的第一或第二方向跡線電容值，對該第二位置的第一方向跡線和第二方向跡線同時充電，取得該第二位置的第一或第二方向跡線電容值，以及根據該第一位置的第一或第二方向跡線電容值及該第二位置的第一或第二方向跡線電容值，判斷使用者實際接觸的位置。

根據本發明，一種電容式觸控板的鬼影偵測方法係在使用者觸碰該電容式觸控板，在第一位置及第二位置造成鬼影現象時進行偵測，該第一位置及該第二位置具有相同的第一方向座標，該偵測方法包括對該第一位置的第一方向跡線和第二方向跡線同時充電，取得該第一位置的第一及第二方向跡線電容值，加總該第一位置的第一及第二方向跡線電容值，得到第一總合電容值，對該第二位置的第一方向跡線和第二方向跡線同時充電，取得該第二位置的第一及第二方向跡線電容值，加總該第二位置的第一及第二方向跡線電容值，得到第二總合電容值，以及根據該第一總合電容值及該第二總合電容值，判斷使用者實際接觸的位置。

根據本發明，一種電容式觸控板的鬼影偵測方法係在使用者觸碰該電容式觸控板，在第一位置及第二位置造成鬼影現象時進行偵測，該第一位置及該第二位置具有相同的第一方向座標，該偵測方法包括對該第一位置的第一和第二方向跡線充電，偵測該第一位置的第一方向跡線以取得第一電容值，對該第一位置的第一方向跡線充電並將該第一位置的第二方向跡線接地，偵測該第一位置的第一方向跡線以取得第二電容值，將該第一電容值與該第二電容值相減，得到第一電容差值，對該第二位置的第一和第二方向跡線充電，偵測該第二位置的第一方向跡線以取得第三電容值，對該第二位置的第一方向跡線充電並將該第二位置的第二方向跡線接地，偵測該第二位置的第一方向跡線以取得第四電容值，將該第三電容值與該第四電容值相減，得到第二電容差值，以及根據該第一電容差值及該第二電容差值，判斷使用者實際接觸的位置。

藉由比較所取得的電容值，本發明之鬼影偵測方法可以在鬼影現象發生時迅速、精準地定位出實際接觸位置，並提供精確定位所需的XY座標。

圖4為本發明第一實施例的示意圖，手指12的座標以x_m y_k 表示，手指14的座標則以x_n y_l 表示，手指12和手指14造成電容式觸控板上的電容變化值在位置x_m y_l 、x_m y_k 、x_n y_l 以及x_n y_k 都出現峰值，產生鬼影現象，控制電路端無法分辨手指12是位於x_m y_l 還是x_m y_k ，亦無法判斷手指14是位於x_n y_l 還是x_n y_k ，此時出現兩組鬼影候選座標(x_m y_l ,x_n y_k )和(x_m y_k ,x_n y_l )，位置x_m y_l 、x_m y_k 、x_n y_l 以及x_n y_k 為鬼影候選位置。本發明提出一種鬼影偵測方法，在出現鬼影現象時，逐一對每個出現峰值的位置，即各鬼影候選位置上的X和Y方向跡線同時充電並進行電容值偵測。當對受測位置16(x_m y_k )進行偵測時，開關S1和S3關上，控制器(圖中未示)同時對跡線x_m 和y_k 充電，取得跡線x_m 和y_k 的電容值。跡線x_m 上的電容值Cx為Cx_m +Cx_m y_l +dCx_m +Cx_m y_k ，dCx_m 表示跡線x_m 因手指12接近產生的電容變化，Cx_m 表示其他接地跡線與接地和跡線x_m 間的電容值總合，Cx_m y_l 表示跡線x_m 與跡線y_l 間的電容值，Cx_m y_k 表示跡線x_m 與跡線y_k 間的電容值，其中，因為跡線x_m 和跡線y_k 等電位，Cx_m y_k 之量測值為零。由於受測位置16是手指12實際接觸的位置，從跡線x_m 上量測出之電容值總合C_x 等於實際位置電容值Cr_x =Cx_m +Cx_m y_l +dCx_m 。從跡線y_k 測得的Y方向跡線電容值C_y 亦由於手指12的實際接觸位置在x_m y_k ，其量測出之電容值為實際位置電容值Cr_y =Cy_k +Cx_n y_k +dCy_k 。

圖5繪示當手指12實際接觸位置在x_m y_l ，受測位置16為鬼影位置時的示意圖，控制器一樣同時對跡線x_m 和跡線y_k 充電，跡線x_m 和y_k 等電位，因此Cx_m y_k 之量測值為零，但位在x_m y_l 的手指12使得跡線y_l 和跡線x_m 間產生電容變化dCx_m y_l ，dCx_m y_l 為負值，此時跡線x_m 上的電容值總合C_x 等於鬼影位置電容值Cg_x =Cx_m +Cx_m y_l +dCx_m y_l +dCx_m 。從跡線y_k 測得的Y方向電容值C_y 因為手指14位在x_n y_k ，在跡線x_n 和y_k 之間造成負的電容變化dCx_n y_k ，因此測得的電容值C_y 為鬼影位置電容值Cg_y =Cy_k +Cx_n y₁ +dCx_n y_k +dCy_k 。

將圖4及圖5獲得之X方向電容值和Y方向電容值互相比較，由於dCx_m y_l 為負值，實際位置測得的X方向電容值Cr_x =Cx_m +Cx_m y_l +dCx_m 大於鬼影位置測得的X方向電容值為Cg_x =Cx_m +Cx_m y_l +dCx_m y_l +dCx_m ，相同地，因為dCx_n y_k 為負值，實際位置測得的Y方向電容值Cr_y =Cy_k +Cx_n y_k +dCy_k 亦大於鬼影位置測得的Y方向電容值Cg_y =Cy_k +Cx_n y_k +dCx_n y_k +dCy_k 。簡言之，在完成前述對XY跡線同時充電並取得X及Y方向電容值後，將二點所得的電容值相比較，即可分辨何者為實際接觸位置。

圖6及圖7係本發明之鬼影偵測方法的另一實施例，將受測位置的X方向跡線和Y方向跡線連接，以直接取得受測位置的X方向跡線電容值和Y方向跡線電容值的總合。如圖6所示，當受測位置16為手指12實際位置時，測得的電容值C_xy 為實際位置電容值Cr_xy =Cx_m +Cy_k +Cx_m y_l +Cx_n y_k +dCx_m +dCy_k ，參照圖7，當受測位置16不是手指實際位置時，測得的電容值C_xy 為鬼影位置電容值Cg_xy =Cx_m +Cy_k +Cx_m y_l +Cx_n y_k +dCx_m +dCy_k +dCx_m y_l +dCx_n y_k ，其中dCx_m y_l 及dCx_n y_k 為負值。兩指觸控造成之鬼影現象雖共有四個鬼影候選位置，但因為定出第一個實際位置後，與該實際位置具有相同X或Y座標的鬼影候選位置便不可能是第二個實際位置，因此在偵測兩指觸控造成之鬼影現象時，僅需對兩個具相同X或Y座標的鬼影候選位置做一次比較，即可獲知實際位置的座標。

以前述偵測方法處理三指觸控造成之鬼影現象時，鬼影候選位置共九點，參照圖3，在該些鬼影候選位置中，具有相同X座標的位置各有三點，以先測試具有相同X座標的兩點(x₁ ,y₁ )和(x₁ ,y₂ )為例，若測試得到之電容值相等，表示(x₁ ,y₁ )和(x₁ ,y₂ )二點皆為鬼影位置，剩餘與該二點具有相同X座標的(x₁ ,y₃ )即為實際位置；若測試得到之電容值不相等，電容值較大該點即為實際位置，因此僅需偵測一次即可定出第一個實際位置。在定出第一個實際位置，例如判定(x₁ ,y₃ )為實際位置後，即可得知其他與(x₁ ,y₃ )具有相同X座標或Y座標的鬼影候選位置(x₁ ,y₁ )、(x₁ ,y₂ )、(x₂ ,y₃ )和(x₃ ,y₃ )必然皆為鬼影位置，因此可直接排除該些鬼影位置，接著再對鬼影候選位置(x₂ ,y₂ )、(x₂ ,y₁ )做鬼影偵測，判斷出第二個實際位置後，再刪除與該第二實際位置具相同X或Y座標的鬼影候選位置，即可獲得最後一個實際位置，換言之，即使在三指造成之鬼影現象中，本發明提出之偵測方法僅需執行兩次比較，即可定出實際手指座標。在其他實施例中，亦可以逐一偵測每個鬼影候選點，取得每一鬼影候選點的跡線電容值，再由韌體根據該些跡線電容值做判斷，以提昇可靠度。

圖8係兩相交跡線上電容的示意圖，此處之Cx_m 表示跡線x_m 對地的電容值，Cy_n 表示跡線y_n 對地的電容值，Cx_m y_n 表示跡線x_m 和跡線y_n 之間的耦合電容值，當手指接觸跡線x_m 和y_n 交界處時，電容值Cx_m y_n 將下降，本發明提出一種直接偵測跡線x_m 和跡線y_n 之間的電容值Cx_m y_n 的方法，以分辨鬼影位置和實際接觸位置。首先，同時對跡線x_m 和y_n 充電，並偵測跡線x_m 上的電容值，此時跡線x_m 和y_n 等電位，Cx_m y_n 之量測值為零，測得的電容值為跡線x_m 對地的電容值Cx_m ；接著再對跡線x_m 充電並將跡線y_n 接地，此時跡線x_m 和y_n 不等電位，因此偵測跡線x_m 所得的電容值為Cx_m +Cx_m y_n ，兩者相減即可得到跡線x_m 和y_n 間的耦合電容值Cx_m y_n 。

圖9及圖10為偵測兩跡線間電容值一實施例的示意圖，圖9繪示當受測位置16為手指12實際位置時的狀況，圖10繪示當受測位置16為鬼影位置時的狀況。如圖9所示，當受測位置16為手指12實際位置時，首先在phase 1同時對跡線x_m 和y_k 充電，此時偵測跡線x_m 取得的電容值Cx=Cx_m ；接著，於phase 2中對跡線x_m 充電並將跡線y_k 接地，取得跡線x_m 上的電容值Cx=Cx_m +Cx_m y_k +dCx_m y_k ；將phase 2取得的電容值與phase 1取得的電容值相減得到之電容差值ΔC_x 為實際位置電容差值ΔCr_x =Cx_m y_k +dCx_m y_k 。當受測位置16為鬼影位置時，如圖10所示，對受測位置16進行前述偵測，取得之電容差值ΔC_x 為鬼影位置電容差值ΔCg_x =Cx_m y_k ，其中，dCx_m y_k 小於零，因此實際手指位置的判定可藉由比較電容差值ΔC_x 達成。

本發明提出之各實施例以韌體實現前述運算，在其他實施例中，可以將手指及跡線等造成的誤差加入運算。

圖11係應用本發明之觸控板控制方法一實施例的流程圖，開始200後，先進行X方向跡線偵測201，接著進行Y方向跡線偵測202，判斷是否有鬼影發生203，若否，輸出偵測結果並結束204。在步驟203中，若發現有鬼影發生，則進入鬼影處理程序，首先產生鬼影候選列表205，將所有鬼影候選點加入該鬼影候選列表中，然後於步驟206中從該鬼影候選列表中取一鬼影候選點，並判斷該點是否為該鬼影候選列表的最後一點207，若是，輸出解答列表208，若否，進行鬼影分析感測209。鬼影分析感測209的步驟如前所述，取得受測點的X方向跡線電容值、Y方向跡線電容值、兩者加總後之電容值或受測點的X、Y方向間電容值，再與從其他候選點取得的電容值相比較，以判斷該受測點是否為鬼影點210，若是，便自該鬼影候選列表移除該受測點211，並回到步驟206，繼續對其他候選點做偵測及判斷，若否，表示該受測點為實際位置，便將該受測點加入解答列表212，並從該鬼影候選列表移除該點以及與該點具相同X或Y座標的候選點231，再回到步驟206繼續對鬼影候選列表中的其他候選點進行偵測，最後輸出解答列表208，結束204。在本實施例中，每一鬼影候選點的位置皆以XY座標表示，因此最後輸出的解答列表已包含解答點的XY座標，可以提供精確的接觸點定位能力。

以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。

12．．．手指

14．．．手指

16．．．受測位置

200．．．開始

201．．．X方向跡線偵測

202．．．Y方向跡線偵測

203．．．鬼影發生？

204．．．結束

205．．．產生鬼影候選列表

206．．．自該鬼影候選列表中取一點

207．．．該點為鬼影候選列表的最後一點？

208．．．輸出解答列表

209．．．鬼影分析感測

210．．．該點為鬼影點

211．．．自該鬼影候選列表移除該點

212．．．將該點加入解答列表

231．．．自該鬼影候選列表移除與該點具相同X或Y座標的候選點

圖1為鬼影現象的示意圖；

圖2為雙指觸控造成之鬼影現象的示意圖；

圖3為三指觸控造成之鬼影現象的示意圖；

圖4及圖5為本發明一實施例的示意圖；

圖6及圖7為本發明另一實施例的示意圖；

圖8係兩相交跡線上電容的示意圖；

圖9及圖10為偵測兩跡線間電容值一實施例的示意圖；以及

圖11係應用本發明一實施例的流程圖。

12．．．手指

14．．．手指

16．．．受測位置

Claims

一種電容式觸控板的鬼影偵測方法，在該電容式觸控板上的第一位置及第二位置為鬼影候選位置，該第一位置及該第二位置具有相同的第一方向座標，該偵測方法包括下列步驟：(A)對該第一位置的第一方向跡線和第二方向跡線同時充電；(B)取得該第一位置的第一或第二方向跡線電容值；(C)對該第二位置的第一方向跡線和第二方向跡線同時充電；(D)取得該第二位置的第一或第二方向跡線電容值；以及(E)比較該第一位置的第一方向跡線電容值及該第二位置的第一方向跡線電容值或比較該第一位置的第二方向跡線電容值及該第二位置的第二方向跡線電容值，判斷實際接觸位置。
如請求項1之鬼影偵測方法，其中步驟E包括：若該第一位置的第一或第二方向跡線電容值大於該第二位置的第一或第二方向跡線電容值，判斷該第一位置為實際接觸位置；以及若該第一位置的第一或第二方向跡線電容值小於該第二位置的第一或第二方向跡線電容值，判斷該第二位置為實際接觸位置。
如請求項2之鬼影偵測方法，更包括將該第一位置及該第二位置加入鬼影候選列表。
如請求項3之鬼影偵測方法，更包括將判斷完成的位置自該鬼影候選列表移除。
如請求項4之鬼影偵測方法，更包括自該鬼影候選列表移除與該實際接觸位置具有相同第一或第二方向座標的位置。
如請求項1之鬼影偵測方法，其中步驟E包括：若該第一位置的第一或第二方向跡線電容值大於該第二位置的第一或第二方向跡線電容值，判斷該第一位置為實際接觸位置；若該第一位置的第一或第二方向跡線電容值小於該第二位置的第一或第二方向跡線電容值，判斷該第二位置為實際接觸位置；以及若該第一位置的第一或第二方向跡線電容值與該第二位置的第一或第二方向跡線電容值相等，判斷該第一位置及該第二位置為鬼影位置。
一種電容式觸控板的鬼影偵測方法，在該電容式觸控板上的第一位置及第二位置為鬼影候選位置，該第一位置及該第二位置具有相同的第一方向座標，該偵測方法包括下列步驟：(A)對該第一位置的第一方向跡線和第二方向跡線同時充電；(B)取得該第一位置的第一及第二方向跡線電容值；(C)加總該第一位置的第一及第二方向跡線電容值，產生第一總合電容值；(D)對該第二位置的第一方向跡線和第二方向跡線同時充電；(E)取得該第二位置的第一及第二方向跡線電容值；(F)加總該第二位置的第一及第二方向跡線電容值，產生第二總合電容值；以及(G)比較該第一總合電容值及該第二總合電容值，判斷實際接觸位置。
如請求項7之鬼影偵測方法，其中步驟G包括：若該第一總合電容值大於該第二總合電容值，判斷該第一位置為實際接觸位置；以及若該第一總合電容值小於該第二總合電容值，判斷該第二位置為實際接觸位置。
如請求項8之鬼影偵測方法，更包括將該第一位置及該第二位置加入鬼影候選列表。
如請求項9之鬼影偵測方法，更包括將判斷完成的位置自該鬼影候選列表移除。
如請求項10之鬼影偵測方法，更包括自該鬼影候選列表移除與該實際接觸位置具有相同第一或第二方向座標的位置。
如請求項7之鬼影偵測方法，其中步驟G包括：若該第一總合電容值大於該第二總合電容值，判斷該第一位置為實際接觸位置；若該第一總合電容值小於該第二總合電容值，判斷該第二位置為實際接觸位置；以及若該第一總合電容值與該第二總合電容值相等，判斷該第一位置及該第二位置為鬼影位置。
一種電容式觸控板的鬼影偵測方法，在該電容式觸控板上的第一位置及第二位置為鬼影候選位置，該第一位置及該第二位置具有相同的第一方向座標，該偵測方法包括下列步驟：(A)對該第一位置的第一和第二方向跡線充電，偵測該第一位置的第一方向跡線以取得第一電容值；(B)對該第一位置的第一方向跡線充電並將該第一位置的第二方向跡線接地，偵測該第一位置的第一方向跡線以取得第二電容值；(C)將該第一電容值與該第二電容值相減，得到第一電容差值； (D)對該第二位置的第一和第二方向跡線充電，偵測該第二位置的第一方向跡線以取得第三電容值；(E)對該第二位置的第一方向跡線充電並將該第二位置的第二方向跡線接地，偵測該第二位置的第一方向跡線以取得第四電容值；(F)將該第三電容值與該第四電容值相減，得到第二電容差值；以及(G)比較該第一電容差值及該第二電容差值，判斷實際接觸位置。
如請求項13之鬼影偵測方法，其中步驟G包括：若該第一電容差值小於該第二電容差值，判斷該第一位置為實際接觸位置，該第二位置為鬼影位置；以及若該第一電容差值大於該第二電容差值，判斷該第二位置為實際接觸位置，該第一位置為鬼影位置。
如請求項14之鬼影偵測方法，更包括將該第一位置及該第二位置加入鬼影候選列表。
如請求項15之鬼影偵測方法，更包括將判斷完成的位置自該鬼影候選列表移除。
如請求項16之鬼影偵測方法，更包括自該鬼影候選列表移除與該實際接觸位置具有相同第一或第二方向座標的位置。
如請求項13之鬼影偵測方法，其中步驟G包括：若該第一電容差值小於該第二電容差值，判斷該第一位置為實際接觸位置，該第二位置為鬼影位置；若該第一電容差值大於該第二電容差值，判斷該第二位置為實際接觸位置，該第一位置為鬼影位置；以及若該第一電容差值與該第二電容差值相等，判斷該第一位置及該第二位置為鬼影位置。
一種電容式觸控板的偵測方法，包括下列步驟：偵測該電容式觸控板中第一方向上第一跡線與地端之間的第一電容值及第二跡線與地端之間的第二電容值；偵測該電容式觸控板中第二方向上第三跡線與地端之間的第三電容值及第四跡線與地端之間的第四電容值；偵測該第一跡線及第三跡線之間的第五電容值；偵測該第二跡線及第四跡線之間的第六電容值；以及根據該第一、第二、第三、第四、第五及第六電容值，判斷是否有物件觸碰該電容式觸控板。
如請求項19之偵測方法，更包括根據該第一、第二、第三、第四、第五及第六電容值，判斷觸碰該電容式觸控板的物件的接觸位置。