TWI853385B - 觸控面板的觸控偵測方法以及觸控顯示器 - Google Patents

Abstract

一種用於觸控面板的觸控偵測方法，包含以一處理器執行以下步驟：以複數種極性反轉模式交替地驅動該觸控面板；針對該觸控面板的每一觸控單位，於一預定時間區間內偵測該觸控單位的訊號值，並且將該訊號值與一訊號門檻值進行比較，且以該每一觸控單位保留的該訊號值作為觸控結果。其中，該預定時間區間包含複數個時間計數單位；若該訊號值維持高於該訊號門檻值的狀態達一預定連續計數，則保留該訊號值，否則濾除該訊號值。

Description

觸控面板的觸控偵測方法以及觸控顯示器

本發明係關於觸控面板的技術，尤其關於一種對觸控面板的雜訊偵測與濾除的方法。

電容式觸控面板目前已廣泛行動裝置及穿戴式裝置，觸控的準確性受面板雜訊所影響，一直是本領域亟待解決的問題。目前觸控對於面板雜訊處理, 主要以頻率跳頻，或使用同步訊號在面板的空白間隙(Display Blanking)期間接收觸控訊號以避開雜訊的干擾。然而，頻率跳頻的方式採用的是固定頻率，無法對應於外在環境因素的影響作調整。此外，同步訊號的方式受限於面板的空白間隙的時間限制，這影響到接收及處理觸控訊號的速度。因此，即便現有技術已提出一些方案來進行雜訊處理，但在環境條件不佳的情況下仍會將雜訊誤判為觸控操作。

綜上所述，實有需要一種更準確且較不受外在環境及面板自身特性影響的方案來偵測及濾除觸控面板的雜訊，以更準確地識別觸控操作。

針對以上需求，本案提出一種對面板雜訊偵測與濾除的方法，使得相關產品對於觸控事件的判斷更加穩定。

本發明一實施例提供了一種用於觸控面板的觸控偵測方法，包含以複數種極性反轉模式交替地驅動該觸控面板；針對該觸控面板的每一觸控單位，於一預定時間區間內偵測該觸控單位的訊號值，並且將該訊號值與一訊號門檻值進行比較，且以該每一觸控單位保留的該訊號值作為觸控結果。其中，該預定時間區間包含複數個時間計數單位；若該訊號值維持高於該訊號門檻值的狀態達一預定連續計數，則保留該訊號值，否則濾除該訊號值。

本發明另一實施例提供了一種觸控顯示器，包含一觸控面板以及一處理器，其中處理器提供複數種極性反轉模式以交替地驅動該觸控面板，且該觸控面板具有至少一觸控單位，該處理器於一預定時間區間內偵測該至少一觸控單位的一訊號值，並將該訊號值與一訊號門檻值進行比較，其中該預定時間區間包含複數個時間計數單位；若該訊號值高於一訊號門檻值達一預定連續計數，則保留該訊號值；若該訊號值並未高於該訊號門檻值達該預定連續計數，則濾除該訊號值。

綜上所述，本發明透過穿插不同極性反轉模式來有效判斷出觸控面板所感受到的訊號值是來自於真實觸控操作或極性反轉產生的雜訊，藉此保留實際觸控所產生的訊號值並濾除雜訊。如此一來，觸控面板識別觸控操作的精準度可以大幅提高，且本發明的方法不受外在環境及面板自身特性影響的方案，故能夠有效解決先前技術所面臨的問題。

本發明特別以下述例子加以描述，這些例子僅係用以舉例說明而已，因為對於熟習此技藝者而言，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。在通篇說明書與申請專利範圍中，除非內容清楚指定，否則「一」以及「該」的意義包含這一類敘述包括「一或至少一」元件或成分。此外，如本發明所用，除非從特定上下文明顯可見將複數排除在外，否則單數冠詞亦包括複數個元件或成分的敘述。而且，應用在此描述中與下述之全部申請專利範圍中時，除非內容清楚指定，否則「在其中」的意思可包含「在其中」與「在其上」。在通篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本發明之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供從業人員(practitioner)在有關本發明之描述上額外的引導。在通篇說明書之任何地方之例子，包含在此所討論之任何用詞之例子的使用，僅係用以舉例說明，當然不限制本發明或任何例示用詞之範圍與意義。同樣地，本發明並不限于此說明書中所提出之各種實施例。

在此所使用的用詞「實質上(substantially)」、「大約(around)」、「約(about)」或「近乎(approximately)」應大體上意味在給定值或範圍的20%以內，較佳係在10%以內。此外，在此所提供之數量可為近似的，因此意味著若無特別陳述，可以用詞「大約」、「約」或「近乎」加以表示。當數量、濃度或其他數值或參數有指定的範圍、較佳範圍或表列出上下理想值之時，應視爲特別揭露由任何上下限之數對或理想值所構成的所有範圍，不論等範圍是否分別揭露。舉例而言，如揭露範圍某長度為X公分到Y公分，應視為揭露長度為H公分且H可為X到Y之間之任意實數。

此外，若使用「電(性)耦接」或「電(性)連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置電性耦接于第二裝置，則代表第一裝置可直接連接于第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至第二裝置。另外，若描述關于電訊號之傳輸、提供，熟習此技藝者應可以瞭解電訊號之傳遞過程中可能伴隨衰减或其他非理想性之變化，但電訊號傳輸或提供之來源與接收端若無特別叙明，實質上應視爲同一訊號。舉例而言，若由電子電路之端點A傳輸(或提供)電訊號S給電子電路之端點B，其中可能經過電晶體開關之源汲極兩端及/或可能之雜散電容而產生電壓降，但此設計之目的若非刻意使用傳輸(或提供)時産生之衰减或其他非理想性之變化而達到某些特定的技術效果，電訊號S在電子電路之端點A與端點B應可視為實質上為同一訊號。

可瞭解如在此所使用的用詞「包含(comprising)」、「包含(including)」、「具有(having)」、「含有(containing)」、「包含(involving)」等等，為開放性的(open-ended)，即意指包含但不限於。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之申請專利範圍。

有鑑於面板雜訊來源大部分為畫素排列亮/暗的極性轉換與參考電壓(VCOM)之間的耦合(Coupling)所引起，本發明利用多種不同極性轉換所表現出的訊號(雜訊)差異來判斷出面板雜訊，再加以濾除。

請參見圖1，圖1係為本發明一種觸控顯示器100的示意圖。如圖1所示，觸控顯示器100包含一觸控面板110以及一處理器120，處理器120控制複數種極性反轉模式交替地驅動觸控面板，更確切來說，用不同的極性反轉模式去反轉液晶。接著，針對觸控面板110的每一觸控單位，處理器120於一預定時間區間內偵測每一觸控單位的訊號值，其中每一觸控單位可以是單一畫素，或是一組3×3的畫素組，本發明不特別限制觸控單位的尺寸。偵測到的訊號值進一步與訊號門檻值進行比較，訊號門檻值可以根據實際設計需求作調整，主要功能是用來比對訊號值以排除環境雜訊(例如白雜訊)造成的訊號成分。其中，預定時間區間包含複數個時間計數單位；若訊號值維持高於訊號門檻值達一預定連續計數，則保留訊號值；若訊號值維持高於訊號門檻值未達預定連續計數，則濾除訊號值(即雜訊成分)。承上所述，處理器120更用於濾除雜訊，且處理器120於濾除雜訊後，將以每一觸控單位最後保留的訊號值作為觸控結果。

舉例來說，圖2A、圖2B分別示意了於不同幀對觸控面板的畫素偵測訊號值的示意圖。，其中TX0～TX8分別表示列畫素，RX0～RX8分別表示行畫素，圖中每個畫素標注的數字大小代表處理器120偵測到的訊號值大小。參見圖2A，當畫面在第1幀時(以“Frame 1”表示)，所採用的極性反轉類型為點反轉(以“Dot”表示，進一步示例可參閱圖3B)，觸控面板110分別於左下角若干畫素(以座標為(TX7，RX1)的畫素為中心的3×3畫素組)以及左上角若干畫素(即座標為(TX1，RX0)、(TX1，RX2)、(TX1，RX4)、(TX2，RX2)、(TX2，RX3)的畫素)偵測到訊號值(扣除掉訊號門檻值後仍呈現正值)。接著參見圖2B，當畫面在第2幀時(以Frame 2表示)，所採用的極性反轉類型為“2V+1”反轉(進一步示例可參閱圖3B)“2V+1”表示)，觸控面板110分別於左下角若干畫素(以座標為(TX7，RX1)的畫素為中心的3×3畫素組)以及右下角若干畫素(即座標為(TX6，RX5)、(TX6，RX6)、(TX6，RX7)、(TX7，RX7)、(TX7，RX8)的畫素)偵測到訊號值。從圖2A所示的第1幀與圖2B所示的第2幀比較可得知，左下角若干有訊號值的畫素偵測到的訊號值大小維持不變，故可知屬於真實觸控所貢獻的訊號值；反之，左上角若干有訊號值的畫素僅在第1幀偵測到有訊號值，於第2幀則偵測不到訊號值(扣除掉訊號門檻值後為零或負值)，亦即這些左上角的畫素的訊號值無法維持達兩幀，即可判定這些左上角的畫素為雜訊值，之後由處理器120濾除這些左上角的畫素的訊號值。以上舉例係以兩幀為預定連續計數(即訊號值持續多少幀數方可被視為由實際觸控所產生，而非由雜訊所產生)，但在本發明其他實施例中此判斷條件可以不同。需要注意的是，本文中「濾除」一詞可實作為在統計觸控位置時不將「被濾除的畫素位置」列入計算；另外，也可產生反相訊號將「被濾除的畫素位置」的訊號值抵消，本發明主要著重於判斷出雜訊出現的畫素位置(相當於「偽觸控」的位置)，並不限制濾除雜訊的作法。請注意，以上所述偵測到的訊號值或雜訊值皆是與訊號門檻值比較後仍為正值的成分，而低於訊號門檻值的成分則被視為環境雜訊(例如白雜訊)並加以濾除。

以觸控面板110的操作頻率為60Hz為例，預定時間區間可包含60個時間計數單位(即60幀)，如此一來，最大預定連續計數為59，預定連續計數可為2～59中一整數。一般而言，預定連續計數設定為2即可有效判斷出量測到的訊號是否實際觸控所產生，但有時不同極性反轉模式也有可能在相同兩幀中的相同畫素位置出現雜訊，對此，只需要調高預定連續計數的值即可避免將雜訊誤判為觸控訊號的情形，惟預定連續計數不得超出最大預定連續計數。

參閱圖3A，其為將圖2A、圖2B中兩種極性反轉模式交互使用並進行計數的示意圖，其中個畫素標注的數字代表畫素到目前為止的幀數內有訊號成分(上述訊號值減去訊號門檻值後仍大於或等於0)的當前計數值(即累加次數)。如圖3A所示，在統計了兩幀後，僅座標為(TX6，RX5)、(TX6，RX6)、(TX6，RX7)、(TX7，RX7)、(TX7，RX8)的畫素的計數值為2，故這些畫素上的訊號值會保留，其它一些計數值為1的畫素上的訊號值則會被濾除。

圖3B係為多種極性反轉模式的示意圖，其列舉了幾種常見(但並非全部類型)的極性反轉模式，分別為圖框反轉(Frame Inversion)、列反轉(Line Inversion)、欄反轉(Column Inversion)、點反轉(Dot Inversion)、及(2V+1)反轉，本發明在判斷雜訊時會執行多種極性反轉模式中至少二者，例如圖3A的實施例採用點反轉和(2V+1)反轉兩種模式，但在其他實施例中可採用三種或以上的極性反轉模式來過濾雜訊。

參閱圖4，圖4係為本發明用於觸控面板的觸控偵測方法的架構圖，其可搭配圖2A、圖2B、圖3A及圖3B來理解。步驟S402會選取至少兩種極性反轉模式，諸如列舉於圖3B中的極性反轉模式，並且交替地驅動液晶，其中交替模式可如表1所示，但本發明不以此為限。 表1

模式1:頻率=60Hz,N=2,等比例插入	模式2: 頻率=60Hz,N=3,非等比例插入
Frame 1	點反轉	Frame 1	點反轉
Frame 2	(2V+1)反轉	Frame 2	點反轉
Frame 3	點反轉	Frame 3	(2V+1)反轉
Frame 4	(2V+1)反轉	Frame 4	點反轉
Frame 5	點反轉	Frame 5	點反轉
Frame 6	(2V+1)反轉	Frame 6	(2V+1)反轉
…	…	…	…
Frame 59	點反轉	Frame 59	點反轉
Frame 60	(2V+1)反轉	Frame 60	(2V+1)反轉

在表1中，觸控面板的操作頻率為60Hz，預定時間區間可包含60個時間計數單位(即60幀，表中以“Frame”表示)，其中模式1係為等比例插入模式的一例，且模式2係為非等比例插入模式的一例。模式1、模式2皆包含點反轉以及(2V+1) 兩種反轉模式，N＝2代表每兩幀會有一幀插入(2V+1)反轉模式，N＝3代表每三幀會有一幀會插入(2V+1)反轉模式。在步驟S404～S414中，可參見圖3A，對於一觸控單位而言，偵測到的訊號值維持大於訊號門檻值達預定連續計數(例如計數達到2～59中任一整數)才會保留，否則進行濾除。在步驟416中，所有觸控單位最後保留下來的訊號值會作為最終的觸控結果，且觸控單位的數量可為單一或複數個。

進一步而言，在模式1中，從第一幀(Frame 1)至最後一幀(Frame 60)，於奇數幀以點反轉模式驅動觸控面板，且於偶數幀係以(2V+1)反轉模式驅動觸控面板。在模式2中，從第一幀至最後一幀，第(3N-1)幀、第(3N-2)幀係以點反轉模式驅動觸控面板，且第3N時間計數單位係以 (2V+1)反轉模式驅動觸控面板，其中N為正整數。請注意，表1所揭露之模式1和模式2中的點反轉模式和(2V+1)反轉模式皆遵循一有次序的排程交替地驅動觸控面板，然而在本發明其他實施例亦可根據隨機排程來交替地驅動觸控面板，亦即(2V+1)反轉模式並非週期性地出現。此外，表1所揭露之模式1和模式2中的點反轉模式和(2V+1)反轉模式可置換為圖3B中任二極性反轉模式。

請參考圖5，圖5係為根據本發明一實施例的觸控面板的觸控偵測方法的流程圖。請注意，假若可獲得實質上相同的結果，則這些步驟並不一定要遵照圖5所示的執行次序來執行。圖5所示之觸控偵測方法可被圖1所示之觸控顯示器100所採用，並可簡單歸納為下列步驟： 步驟S502：    以複數種極性反轉模式交替地驅動觸控面板； 步驟S504：    於預定時間區間內偵測觸控面板的每一觸控單位的訊號值； 步驟S506：    將每一觸控單位的訊號值與訊號門檻值進行比較，若訊號值維持高於訊號門檻值的狀態達預定連續計數，則保留此訊號值；若否(訊號值維持高於訊號門檻值的狀態未達預定連續計數)，則濾除此訊號值； 步驟S508：    以每一觸控單位保留的訊號值作為觸控結果。

綜上所述，本發明透過穿插不同極性反轉模式來有效判斷出觸控面板所感受到的訊號值是來自於真實觸控操作或極性反轉產生的雜訊，藉此保留實際觸控所產生的訊號值並濾除雜訊。如此一來，觸控面板識別觸控操作的精準度可以大幅提高，且本發明的方法不受外在環境及面板自身特性影響的方案，故能夠有效解決先前技術所面臨的問題。

由於熟習技藝者在閱讀完以上段落後應可輕易瞭解圖5中每一步驟的細節，為簡潔之故，在此將省略進一步的描述。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:觸控顯示器 110:觸控面板 120:處理器 S402-S416,S502-S508:步驟

圖1係為本發明一種觸控顯示器的示意圖。 圖2A、圖2B分別示意了於不同幀對觸控面板的畫素偵測訊號值的示意圖。 圖3A係為將圖2中兩種極性反轉模式交互使用並進行計數的示意圖。 圖3B係為多種極性反轉模式的示意圖。 圖4係為本發明用於觸控面板的觸控偵測方法的架構圖。 圖5係為根據本發明一實施例的觸控面板的觸控偵測方法的流程圖。

S502-S508:步驟

Claims (9)

1. 一種用於觸控面板的觸控偵測方法，包含：以複數種極性反轉模式交替地驅動該觸控面板；對於該觸控面板的每一觸控單位進行以下步驟：於一預定時間區間內偵測該觸控單位的一訊號值，該預定時間區間包含複數個時間計數單位；以及將該訊號值與一訊號門檻值進行比較，其中若該訊號值維持高於該訊號門檻值的狀態達一預定連續計數，則保留該訊號值，否則濾除該訊號值；以及以該每一觸控單位保留的該訊號值作為觸控結果；其中該複數種極性反轉模式包括以一非等比例的方式交替地驅動該觸控面板。
2. 如請求項1述之觸控偵測方法，其中該觸控面板的操作頻率為60Hz，該預定時間區間包含60個時間計數單位，該預定連續計數為2~59中一整數。
3. 如請求項1所述之觸控偵測方法，複數種極性反轉模式包含圖框反轉(Frame Inversion)、列反轉(Line Inversion)、欄反轉(Column Inversion)、點反轉(Dot Inversion)、及(2V+1)反轉中至少二者。
4. 如請求項1所述之觸控偵測方法，其中該複數種極性反轉模式包括以一等比例的方式交替地驅動該觸控面板。
5. 如請求項4所述之觸控偵測方法，其中該等比例的方式交替地驅動該觸控面板的步驟包含：於該複數個時間計數單位中的奇數時間計數單位以一第一種極性反轉模式驅動該觸控面板；以及於該複數個時間計數單位中的偶數時間計數單位以一第二種極性反轉模式驅動該觸控面板。
6. 如請求項1所述之觸控偵測方法，其中該非等比例的方式交替地驅動該觸控面板的步驟包含：於該複數個時間計數單位中的第(3N-1)、第(3N-2)時間計數單位以一第一種極性反轉模式驅動該觸控面板，其中N為正整數；以及於該複數個時間計數單位中的第3N時間計數單位以一第二種極性反轉模式驅動該觸控面板。
7. 一種觸控顯示器，包含一觸控面板以及一處理器，其中處理器提供複數種極性反轉模式以交替地驅動該觸控面板，且該觸控面板具有至少一觸控單位，該處理器於一預定時間區間內偵測該至少一觸控單位的一訊號值，並將該訊號值與一訊號門檻值進行比較，其中該預定時間區間包含複數個時間計數單位；若該訊號值高於一訊號門檻值達一預定連續計數，則保留該訊號值；若該訊號值並未高於該訊號門檻值達該預定連續計數，則濾除該訊號值；其中該複數種極性反轉模式包括以一非等比例的方式交替地驅動該觸控面板。
8. 如請求項7所述之觸控顯示器，其中該至少一觸控單位為單一畫素。
9. 如請求項7所述之觸控顯示器，其中該至少一觸控單位包含複數個畫素。

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